Ministerstwo Energii Federacji Rosyjskiej
INSTRUKCJE
w sprawie ochrony odgromowej budynków, budowli i komunikacji przemysłowej
SO 153-34.21.122-2003
2004
Zatwierdzony
rozkaz Ministerstwa Energetyki Rosji
30.06.2003 nr 280
UDC 621.316.98(083.133)
BBKZ 1.247-5
i 724
Instrukcję opracowali: dr tech. nauki ścisłe Bazelyan, NS Berlin, dr hab. technika. Nauki ścisłe Borysow, doktor inżynierii nauki ścisłe Kolechitsky, doktor inżynierii. Nauki B.K. Maksimow, doktor inżynierii Nauki ścisłe Portnov, doktor inżynierii. Nauki SA Sokołow, Ph.D. technika. Sci AV Khlapov
Niniejsza „Instrukcja...” jest wpisana do rejestru NTD obowiązujących w elektroenergetyce zgodnie z zarządzeniem JSC RAO „BES Rosji” nr 422 z dnia 14 sierpnia 2003 r. pod numerem SO 153-34.21. 122-2003 zamiast „Instrukcji wykonywania instalacji odgromowej budynków i budowli” (RD.34.21.122-87).
Instrukcja ustanawia niezbędny zestaw środków i urządzeń zaprojektowanych w celu zapewnienia bezpieczeństwa ludzi i zwierząt gospodarskich, ochrony i ochrony budynków, budowli, komunikacji przemysłowej, urządzeń technologicznych i materiałów przed wybuchami, pożarami, zniszczeniem i skutkami pola elektromagnetycznego , możliwe podczas uderzeń pioruna.
Przeznaczony jest dla specjalistów zajmujących się projektowaniem i eksploatacją budynków, budowli i komunikacji przemysłowej, niezależnie od przynależności działowej.
PRZEDMOWA
„Instrukcja urządzania ochrony odgromowej budynków, budowli i łączności przemysłowej” została opracowana w celu zastąpienia „Instrukcji urządzania ochrony odgromowej budynków i budowli” (RD 34.21.122-87), która obowiązuje od 1987 r., ale w nowoczesnych warunkach wymagał znacznej rewizji.
W przedstawionej formie Instrukcja zawiera główne postanowienia dotyczące ochrony odgromowej przed bezpośrednim uderzeniem pioruna oraz ochrony przed wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych.
Przy opracowywaniu niniejszej instrukcji wykorzystano normy Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC), normy ogólnorosyjskie (GOST) i dokumenty departamentalne (PUE, RD). Umożliwiło to zharmonizowanie standardów krajowych z międzynarodowymi.
Instrukcja po raz pierwszy zawiera szereg nowych postanowień, m.in. ochronę przed wtórnymi skutkami wyładowań atmosferycznych, ochronę elektrycznych i optycznych kabli komunikacyjnych przed uderzeniem pioruna, strefy ochrony odgromowej obiektów o niezawodności 0,999, znormalizowane parametry prądów piorunowych, zabezpieczenia strefy zgodnie z wymaganiami IEC.
Niniejsza „Instrukcja montażu instalacji odgromowej budynków, budowli i komunikacji przemysłowej” została zatwierdzona rozporządzeniem Ministerstwa Energetyki Rosji nr 280 z dnia 30.06.2003 r.
Niniejsza publikacja jako dodatek informacyjny zawiera rozdział rekomendujący sposób prowadzenia dokumentacji eksploatacyjno-technicznej, dopuszczenia do eksploatacji oraz zagadnienia eksploatacji urządzeń odgromowych.
W przyszłości planowane jest również wydanie specjalnego aneksu referencyjnego, który będzie zawierał szczegółowe zalecenia w osobnych działach Instrukcje, materiały referencyjne, typowe przykłady zastosowania technik.
Instrukcję i dodatek referencyjny do niej opracowali specjaliści: E.M. Bazelyan, NS Berlina (ENIN imienia G.M. Krzhizhanovsky'ego), R.K. Borysow (SPF ELNAP, Moskwa), E.S. Kolechitsky, B.K. Maksimov (MPEI (TU)), E.L. Portnov, SA Sokołow (MTUSI), A.V. Khlapov (ANO OUUMITTS, St. Petersburg).
1. Wstęp
2.1. Warunki i definicje.
2.2. Klasyfikacja budynków i budowli ze względu na urządzenie piorunochronne.
2.3. Parametry prądów piorunowych.
2.3.1. Klasyfikacja skutków prądów piorunowych.
2.3.2. Parametry prądów piorunowych proponowane do standaryzacji środków ochrony przed bezpośrednim uderzeniem pioruna.
2.3.3. Gęstość uderzeń pioruna w ziemię.
2.3.4. Parametry prądów piorunowych proponowane do standaryzacji środków ochrony przed elektromagnetycznymi skutkami wyładowań atmosferycznych.
3. Ochrona przed bezpośrednim uderzeniem pioruna.
3.1. Kompleks ochrony odgromowej.
3.2. Zewnętrzny system ochrony odgromowej.
3.2.1. Piorunochrony.
3.2.1.1. Uwagi ogólne.
3.2.1.2. Naturalne piorunochrony.
3.2.2. Przewody dolne.
3.2.2.1. Uwagi ogólne.
3.2.2.2. Lokalizacja przewodów odprowadzających w urządzeniach odgromowych odizolowanych od chronionego obiektu.
3.2.2.3. Lokalizacja przewodów odprowadzających dla nieizolowanych urządzeń odgromowych.
3.2.2.4. Instrukcje dotyczące rozmieszczenia przewodów odprowadzających.
3.2.2.5. Naturalne elementy przewodów odprowadzających.
3.2.3. Grunt.
3.2.3.1. Uwagi ogólne.
3.2.3.2. Specjalnie ułożone elektrody uziemiające.
3.2.3.3. Naturalne elektrody uziemiające.
3.2.4. Mocowanie i łączenie elementów zewnętrznego MLT.
3.2.4.1. Zapięcie.
3.2.4.2. Znajomości.
3.3. Wybór piorunochronów.
3.3.1. Uwagi ogólne.
3.3.2. Typowe strefy ochronne piorunochronów prętowych i drutowych.
3.3.2.1. Strefy ochronne pojedynczego piorunochronu.
3.3.2.2. Strefy ochronne pojedynczego piorunochronu.
3.3.2.3. Strefy ochronne piorunochronu dwuprętowego.
3.3.2.4. Strefy ochronne piorunochronu dwużyłowego.
3.3.2.5. Strefy ochronne piorunochronu z drutu zamkniętego.
3.3.4. Ochrona metalowych linii przesyłowych kabli elektrycznych głównych i wewnątrzstrefowych sieci komunikacyjnych.
3.3.4.1. Zabezpieczenia nowo projektowanych linii kablowych.
3.3.4.2. Zabezpieczenie nowych linii położonych w pobliżu istniejących.
3.3.4.3. Ochrona istniejących linii kablowych.
3.3.5. Ochrona światłowodowych linii transmisyjnych magistrali i wewnątrzstrefowych sieci komunikacyjnych.
3.3.5.1. Dopuszczalna liczba niebezpiecznych uderzeń pioruna w linie światłowodowe szkieletowych i wewnątrzstrefowych sieci komunikacyjnych.
3.3.6. Zabezpieczenie przed uderzeniem pioruna elektrycznych i optycznych kabli komunikacyjnych układanych na terenie osiedla.
3.3.7. Zabezpieczenie kabli ułożonych na skraju lasu, w pobliżu wydzielonych drzew, podpór, masztów.
4. Ochrona przed wtórnymi skutkami wyładowań atmosferycznych.
4.1. Postanowienia ogólne.
4.2. Strefy ochrony odgromowej.
4.3. Zastawianie.
4.4. Znajomości.
4.4.1. Połączenia na granicach stref.
4.4.2. Połączenia wewnątrz chronionego woluminu.
4.5. Grunt.
4.6. Urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej.
4.7. Ochrona urządzeń w istniejących budynkach.
4.7.1. Środki ochronne przy stosowaniu zewnętrznej instalacji odgromowej.
4.7.2. Środki ochrony podczas używania kabli.
4.7.3. Środki ochronne podczas korzystania z anten i innego sprzętu.
4.7.4. Środki ochrony kabli zasilających i kabli komunikacyjnych między budynkami.
Dodatek referencyjny do instrukcji.
1. WSTĘP
Instrukcje instalacji odgromowej budynków, budowli i komunikacji przemysłowej (zwane dalej Instrukcją) mają zastosowanie do wszystkich rodzajów budynków, budowli i komunikacji przemysłowej, niezależnie od przynależności wydziałowej i formy własności.
Instrukcja przeznaczona jest do stosowania przy opracowywaniu projektów, budowie, eksploatacji, a także przy przebudowie budynków, budowli i komunikacji przemysłowej.
W przypadku, gdy wymagania przepisów branżowych są bardziej rygorystyczne niż w niniejszej Instrukcji, przy opracowywaniu ochrony odgromowej zaleca się przestrzeganie wymagań branżowych. Wskazane jest również postępowanie w sytuacji, gdy nie można łączyć instrukcji zawartych w Instrukcji cechy technologiczne obiekt chroniony. W takim przypadku środki i metody ochrony odgromowej dobiera się w oparciu o warunek zapewnienia wymaganej niezawodności.
Przy opracowywaniu projektów budynków, budowli i komunikacji przemysłowej, oprócz wymagań Instrukcji, brane są pod uwagę dodatkowe wymagania dotyczące wykonania ochrony odgromowej zgodnie z innymi obowiązującymi normami, zasadami, instrukcjami, normami państwowymi.
Podczas normalizacji ochrony odgromowej zakłada się, że żadne z jej urządzeń nie może zapobiec rozwojowi wyładowań atmosferycznych.
Zastosowanie normy przy wyborze ochrony odgromowej znacznie zmniejsza ryzyko uszkodzenia w wyniku uderzenia pioruna.
Rodzaj i rozmieszczenie urządzeń odgromowych dobierane są na etapie projektowania nowego obiektu, aby móc maksymalnie wykorzystać elementy przewodzące tego ostatniego. Ułatwi to opracowanie i wdrożenie urządzeń odgromowych połączonych z samym budynkiem, poprawi jego estetyczny wygląd, zwiększy skuteczność ochrony odgromowej, zminimalizuje jej koszt i koszty robocizny.
2. POSTANOWIENIA OGÓLNE
2.1. Warunki i definicje
Uderzenie pioruna w ziemię- wyładowanie elektryczne pochodzenia atmosferycznego między chmurą burzową a ziemią, składające się z jednego lub więcej impulsów prądu.
Punkt porażki- punkt, w którym piorun styka się z ziemią, budynkiem lub urządzeniem odgromowym. Uderzenie pioruna może mieć wiele punktów wytrzymałości.
Obiekt chroniony- budynek lub konstrukcja, ich część lub przestrzeń, dla których przewidziano ochronę odgromową spełniającą wymagania niniejszej normy.
Urządzenie ochrony odgromowej- system pozwalający chronić budynek lub konstrukcję przed skutkami wyładowań atmosferycznych. Obejmuje urządzenia zewnętrzne (na zewnątrz budynku lub konstrukcji) i wewnętrzne (wewnątrz budynku lub konstrukcji). W szczególnych przypadkach ochrona odgromowa może zawierać tylko urządzenia zewnętrzne lub tylko urządzenia wewnętrzne.
Urządzenia zabezpieczające przed bezpośrednim uderzeniem pioruna (piorunochrony)- zespół składający się z piorunochronów, przewodów odprowadzających i przewodów uziemiających.
Wtórne urządzenia odgromowe- urządzenia ograniczające skutki działania pól elektrycznych i magnetycznych wyładowań atmosferycznych.
Urządzenia do wyrównywania potencjałów- elementów urządzeń zabezpieczających ograniczających różnicę potencjałów spowodowaną rozprzestrzenianiem się prądu piorunowego.
Piorunochron- część piorunochronu, przeznaczona do przechwytywania pioruna.
Przewód dolny (zejście)- część piorunochronu, przeznaczona do kierowania prądu pioruna z piorunochronu do elektrody uziemiającej.
Urządzenie uziemiające - połączenie elektrody uziemiającej i przewodów uziemiających.
przewód uziemiający- część przewodząca lub zestaw wzajemnie połączonych części przewodzących, które są w elektrycznym kontakcie z ziemią bezpośrednio lub poprzez pośredni ośrodek przewodzący.
Pętla uziemienia- przewód uziemiający w postaci zamkniętej pętli wokół budynku w gruncie lub na jego powierzchni.
Rezystancja urządzenia uziemiającego- stosunek napięcia na urządzeniu uziemiającym do prądu płynącego z przewodu uziemiającego do ziemi.
Napięcie urządzenia uziemiającego- napięcie, które powstaje podczas przepływu prądu od elektrody uziemiającej do ziemi między punktem wprowadzenia prądu do elektrody uziemiającej a strefą zerowego potencjału.
Połączone metalowe okucia- zbrojenie konstrukcji żelbetowych budynku (konstrukcji), zapewniające ciągłość elektryczną obwodu.
niebezpieczna iskra- niedopuszczalne wyładowanie elektryczne wewnątrz chronionego obiektu spowodowane uderzeniem pioruna.
Bezpieczna odległość- minimalna odległość między dwoma elementami przewodzącymi na zewnątrz lub wewnątrz chronionego obiektu, przy której nie może wystąpić między nimi niebezpieczne iskrzenie.
Urządzenie przeciwprzepięciowe– urządzenie przeznaczone do ograniczania przepięć na chronionym obiekcie (np. ogranicznik przepięć, ogranicznik przepięć nieliniowych lub inne urządzenie zabezpieczające).
Oddzielny piorunochron- piorunochron, którego piorunochrony i przewody odgromowe są usytuowane w taki sposób, aby droga prądu piorunowego nie stykała się z obiektem chronionym.
Piorunochron zainstalowany na chronionym obiekcie- piorunochron, którego piorunochrony i przewody odgromowe są umieszczone w taki sposób, że część prądu pioruna może płynąć przez chroniony obiekt lub jego przewód uziemiający.
Strefa ochrony piorunochronu- przestrzeń w pobliżu piorunochronu o określonej geometrii, charakteryzująca się tym, że prawdopodobieństwo uderzenia pioruna w obiekt znajdujący się w całości w jego objętości nie przekracza określonej wartości.
Dopuszczalne prawdopodobieństwo przebicia pioruna- maksymalne dopuszczalne prawdopodobieństwo P uderzenia pioruna w obiekt chroniony piorunochronem.
Niezawodność ochrony zdefiniowany jako 1 - R.
Komunikacja przemysłowa – linie kablowe(energetyczne, informacyjne, pomiarowe, sterujące, komunikacyjne i sygnalizacyjne), rurociągi przewodzące, rurociągi nieprzewodzące z wewnętrznym medium przewodzącym.
2.2. Klasyfikacja budynków i budowli według urządzeń odgromowych
O klasyfikacji obiektów decyduje niebezpieczeństwo uderzenia pioruna dla samego obiektu i jego otoczenia.
Bezpośrednimi niebezpiecznymi skutkami wyładowań atmosferycznych są pożary, uszkodzenia mechaniczne, obrażenia ludzi i zwierząt oraz uszkodzenia sprzętu elektrycznego i elektronicznego. Konsekwencjami uderzenia pioruna mogą być wybuchy materiałów i substancji stałych, ciekłych i gazowych oraz uwolnienie niebezpiecznych produktów - radioaktywnych i trujących substancje chemiczne a także bakterie i wirusy.
Uderzenia pioruna mogą być szczególnie niebezpieczne dla systemów informatycznych, systemów sterowania, sterowania i zasilania. Dla urządzenia elektryczne instalowane w obiektach o różnym przeznaczeniu, wymagają szczególnej ochrony.
Rozważane obiekty można podzielić na zwykłe i specjalne.
Zwykłe przedmioty- budynków mieszkalnych i administracyjnych oraz budynków i budowli o wysokości nie większej niż 60 m, przeznaczonych do prowadzenia działalności handlowej, produkcja przemysłowa, Rolnictwo.
Obiekty specjalne:
przedmioty stwarzające zagrożenie dla najbliższego otoczenia;
obiekty stwarzające zagrożenie dla środowiska społecznego i fizycznego (obiekty, które po uderzeniu pioruna mogą spowodować szkodliwe emisje biologiczne, chemiczne i radioaktywne);
inne obiekty, dla których może być przewidziana specjalna ochrona odgromowa, np. budynki o wysokości powyżej 60 m, place zabaw, konstrukcje tymczasowe, obiekty w budowie.
w tabeli. 2.1 podaje przykłady podziału obiektów na cztery klasy.
Tabela 2.1
Przykłady klasyfikacji obiektów
| Obiekt | Rodzaj obiektu | Konsekwencje uderzenia pioruna |
| Zwykłe przedmioty | Dom | Awaria elektryczna, pożar i uszkodzenie mienia. Zwykle niewielkie uszkodzenie obiektów znajdujących się w miejscu uderzenia pioruna lub objętych jego kanałem |
| Zwykłe przedmioty | Gospodarstwo rolne | Początkowo pożar i niebezpieczny dryf napięcia, następnie utrata zasilania z ryzykiem śmierci zwierząt w wyniku awarii elektronicznego systemu sterowania wentylacją, zasilaniem paszy itp. |
| Teatr; szkoła; Dom handlowy; obiekt sportowy | Awaria zasilania (np. oświetlenie), która może wywołać panikę. Awaria systemu alarm przeciwpożarowy powodując opóźnienie działań przeciwpożarowych |
|
| Bank; Firma ubezpieczeniowa; Biuro komercyjne | Awaria zasilania (np. oświetlenie), która może wywołać panikę. Awaria systemu sygnalizacji pożaru powodująca opóźnienie akcji gaśniczej. Utrata łączności, awarie komputera z utratą danych |
|
| Szpital; przedszkole; Dom opieki | Awaria zasilania (np. oświetlenie), która może wywołać panikę. Awaria systemu sygnalizacji pożaru powodująca opóźnienie akcji gaśniczej. Utrata łączności, awarie komputera z utratą danych. Obecność osób ciężko chorych i konieczność pomocy osobom unieruchomionym |
|
| Przedsiębiorstwa przemysłowe | Dodatkowe konsekwencje w zależności od warunków produkcji - od drobnych uszkodzeń do dużych uszkodzeń spowodowanych ubytkami produktu |
|
| Muzea i stanowiska archeologiczne | Nieodwracalna utrata wartości kulturowych |
|
| Specjalne obiekty o ograniczonym niebezpieczeństwie | Środki transportu; elektrownie; branże niebezpieczne pożarowo | Niedopuszczalne naruszenie usług publicznych (telekomunikacja). Pośrednie zagrożenie pożarowe dla sąsiednich obiektów |
| Specjalne przedmioty, które stanowią zagrożenie dla najbliższego otoczenia | rafinerie ropy naftowej; stacje benzynowe; produkcja petard i fajerwerków | Pożary i wybuchy wewnątrz obiektu i w jego bezpośrednim sąsiedztwie |
| Obiekty specjalne niebezpieczne dla środowiska | Fabryka chemiczna; Elektrownia jądrowa; fabryki i laboratoria biochemiczne | Pożar i zakłócenia pracy urządzeń ze szkodliwymi skutkami dla środowiska |
Podczas budowy i przebudowy dla każdej klasy obiektów wymagane jest określenie niezbędnych poziomów niezawodności ochrony przed bezpośrednim uderzeniem pioruna (DSL). Na przykład, dla zwykłych przedmiotów można zaproponować cztery poziomy niezawodności zabezpieczenia, wskazane w tabeli. 2.2.
MINISTERSTWO ENERGII FEDERACJI ROSYJSKIEJ
ZATWIERDZONY
rozkaz Ministerstwa Energetyki Rosji
z dnia 30.06.2003 nr 280
INSTRUKCJA URZĄDZENIA OCHRONY ODGROMOWEJ BUDYNKÓW, KONSTRUKCJI I KOMUNIKACJI PRZEMYSŁOWEJ
SO 153-34.21.122-2003
UDC 621.316(083.13)
Instrukcja dotyczy wszystkich rodzajów budynków, budowli i komunikacji przemysłowej, niezależnie od przynależności działowej i formy własności.
Dla menedżerów i specjalistów organizacji projektowych i eksploatacyjnych.
1. WSTĘP
Instrukcje instalacji odgromowej budynków, budowli i komunikacji przemysłowej (zwane dalej Instrukcją) mają zastosowanie do wszystkich rodzajów budynków, budowli i komunikacji przemysłowej, niezależnie od przynależności wydziałowej i formy własności.
Instrukcja przeznaczona jest do stosowania przy opracowywaniu projektów, budowie, eksploatacji, a także przy przebudowie budynków, budowli i komunikacji przemysłowej.
W przypadku, gdy wymagania przepisów branżowych są bardziej rygorystyczne niż w niniejszej Instrukcji, przy opracowywaniu ochrony odgromowej zaleca się przestrzeganie wymagań branżowych. Wskazane jest również podjęcie działań w przypadku, gdy nie da się połączyć instrukcji Instrukcji z cechami technologicznymi chronionego obiektu. W takim przypadku środki i metody ochrony odgromowej dobierane są w oparciu o warunek zapewnienia wymaganej niezawodności.
Przy opracowywaniu projektów budynków, budowli i komunikacji przemysłowej, oprócz wymagań Instrukcji, brane są pod uwagę dodatkowe wymagania dotyczące wykonania ochrony odgromowej innych obowiązujących norm, zasad, instrukcji, norm państwowych.
Podczas normalizacji ochrony odgromowej zakłada się, że żadne z jej urządzeń nie może zapobiec rozwojowi wyładowań atmosferycznych.
Zastosowanie normy przy wyborze ochrony odgromowej znacznie zmniejsza ryzyko uszkodzenia w wyniku uderzenia pioruna.
Rodzaj i rozmieszczenie urządzeń odgromowych dobierane są na etapie projektowania nowego obiektu, aby móc maksymalnie wykorzystać elementy przewodzące tego ostatniego. Ułatwi to opracowanie i wdrożenie urządzeń odgromowych połączonych z samym budynkiem, poprawi jego estetyczny wygląd, zwiększy skuteczność ochrony odgromowej, zminimalizuje jej koszt i koszty robocizny.
2. POSTANOWIENIA OGÓLNE
2.1. Warunki i definicje
Uderzenie pioruna w ziemię to wyładowanie elektryczne pochodzenia atmosferycznego między chmurą burzową a ziemią, składające się z jednego lub więcej impulsów prądu.
Punkt uderzenia - punkt, w którym piorun styka się z ziemią, budynkiem lub urządzeniem odgromowym. Uderzenie pioruna może mieć wiele punktów wytrzymałości.
Obiekt chroniony – budynek lub konstrukcja, ich część lub przestrzeń, dla których wykonano ochronę odgromową spełniającą wymagania niniejszej normy.
Urządzenie odgromowe - system, który pozwala chronić budynek lub konstrukcję przed skutkami wyładowań atmosferycznych. Obejmuje urządzenia zewnętrzne i wewnętrzne. W szczególnych przypadkach ochrona odgromowa może zawierać tylko urządzenia zewnętrzne lub tylko urządzenia wewnętrzne.
Urządzenia zabezpieczające przed bezpośrednim uderzeniem pioruna (piorunochrony) - zespół składający się z piorunochronów, przewodów odprowadzających i uziomów.
Urządzenia odgromowe wtórne to urządzenia ograniczające skutki działania pól elektrycznych i magnetycznych wyładowań atmosferycznych.
Urządzenia wyrównujące potencjały - elementy urządzeń zabezpieczających, które ograniczają różnicę potencjałów na skutek rozprzestrzeniania się prądu piorunowego.
Piorunochron - część piorunochronu, przeznaczona do przechwytywania piorunów.
Przewód odprowadzający (zejście) - część piorunochronu, przeznaczona do kierowania prądu pioruna z piorunochronu do elektrody uziemiającej.
Urządzenie uziemiające - połączenie przewodów uziemiających i uziemiających.
Przewód uziemiający - część przewodząca lub zestaw połączonych ze sobą części przewodzących, które są w kontakcie elektrycznym z ziemią bezpośrednio lub za pośrednictwem ośrodka przewodzącego.
Pętla uziemiająca – przewód uziemiający w postaci zamkniętej pętli wokół budynku w gruncie lub na jego powierzchni.
Rezystancja urządzenia uziemiającego to stosunek napięcia na urządzeniu uziemiającym do prądu płynącego z przewodu uziemiającego do ziemi.
Napięcie na urządzeniu uziemiającym to napięcie, które występuje, gdy prąd płynie z elektrody uziemiającej do ziemi między punktem wprowadzenia prądu do elektrody uziemiającej a strefą zerowego potencjału.
Połączone zbrojenie metalowe - zbrojenie konstrukcji żelbetowych budynku (konstrukcji), które zapewnia ciągłość elektryczną.
Niebezpieczne iskrzenie - niedopuszczalne wyładowanie elektryczne wewnątrz chronionego obiektu, spowodowane uderzeniem pioruna.
Bezpieczna odległość - minimalna odległość między dwoma elementami przewodzącymi na zewnątrz lub wewnątrz chronionego obiektu, przy której nie może wystąpić między nimi niebezpieczne iskrzenie.
Urządzenie przeciwprzepięciowe – urządzenie przeznaczone do ograniczania przepięć pomiędzy elementami chronionego obiektu (np. ogranicznik przepięć, ogranicznik przepięć nieliniowych lub inne urządzenie zabezpieczające).
Piorunochron wolnostojący – piorunochron, którego piorunochrony i przewody odprowadzające są usytuowane w taki sposób, że tor prądu pioruna nie ma kontaktu z chronionym obiektem.
Piorunochron zainstalowany na obiekcie chronionym – piorunochron, którego piorunochrony i przewody odgromowe są umieszczone w taki sposób, że część prądu pioruna może rozpłynąć się przez obiekt chroniony lub jego uziom.
Strefa ochronna piorunochronu to przestrzeń w pobliżu piorunochronu o określonej geometrii, charakteryzująca się tym, że prawdopodobieństwo uderzenia pioruna w obiekt w całości znajdujący się w jego objętości nie przekracza określonej wartości.
Dopuszczalne prawdopodobieństwo przebicia pioruna - maksymalne dopuszczalne prawdopodobieństwo P uderzenia pioruna w obiekt chroniony piorunochronami.
Niezawodność ochrony jest zdefiniowana jako 1 - R.
Łączność przemysłowa - kable energetyczne i teleinformatyczne, rurociągi przewodzące, rurociągi nieprzewodzące z wewnętrznym medium przewodzącym.
2.2. Klasyfikacja budynków i budowli według urządzeń odgromowych
O klasyfikacji obiektów decyduje niebezpieczeństwo uderzenia pioruna dla samego obiektu i jego otoczenia.
Bezpośrednimi niebezpiecznymi skutkami wyładowań atmosferycznych są pożary, uszkodzenia mechaniczne, obrażenia ludzi i zwierząt, a także uszkodzenia sprzętu elektrycznego i elektronicznego. Konsekwencją uderzenia pioruna mogą być eksplozje i uwolnienie niebezpiecznych produktów - radioaktywnych i toksycznych chemikaliów, a także bakterii i wirusów.
Uderzenia pioruna mogą być szczególnie niebezpieczne dla systemów informatycznych, systemów sterowania, sterowania i zasilania. W przypadku urządzeń elektronicznych instalowanych w obiektach o różnym przeznaczeniu wymagana jest specjalna ochrona.
Rozważane obiekty można podzielić na zwykłe i specjalne.
Obiekty zwykłe - budynki mieszkalne i administracyjne, a także budynki i budowle o wysokości nie większej niż 60 m, przeznaczone na handel, produkcję przemysłową, rolnictwo.
Obiekty specjalne:
przedmioty stwarzające zagrożenie dla najbliższego otoczenia;
obiekty stwarzające zagrożenie dla środowiska społecznego i fizycznego (obiekty, które po uderzeniu pioruna mogą spowodować szkodliwe emisje biologiczne, chemiczne i radioaktywne);
inne obiekty, dla których może być przewidziana specjalna ochrona odgromowa, np. budynki o wysokości powyżej 60 m, place zabaw, konstrukcje tymczasowe, obiekty w budowie.
w tabeli. 2.1 podaje przykłady podziału obiektów na cztery klasy.
Tabela 2.1
Przykłady klasyfikacji obiektów
| Obiekt | Rodzaj obiektu | Konsekwencje uderzenia pioruna |
|---|---|---|
| Zwykły | Dom | Awaria elektryczna, pożar i uszkodzenie mienia. Zwykle niewielkie uszkodzenie obiektów znajdujących się w miejscu uderzenia pioruna lub objętych jego kanałem |
| Gospodarstwo rolne | Początkowo pożar i niebezpieczny dryf napięcia, następnie utrata zasilania z ryzykiem śmierci zwierząt w wyniku awarii elektronicznego systemu sterowania wentylacją, zasilaniem paszy itp. | |
| Teatr; szkoła; Dom handlowy; obiekt sportowy | Awaria zasilania (np. oświetlenie), która może wywołać panikę. Awaria systemu sygnalizacji pożaru powodująca opóźnienie akcji gaśniczej | |
| Bank; Firma ubezpieczeniowa; Biuro komercyjne | Awaria zasilania (np. oświetlenie), która może wywołać panikę. Awaria systemu sygnalizacji pożaru powodująca opóźnienie akcji gaśniczej. Utrata łączności, awarie komputera z utratą danych | |
| Szpital; przedszkole; Dom opieki | Awaria zasilania (np. oświetlenie), która może wywołać panikę. Awaria systemu sygnalizacji pożaru powodująca opóźnienie akcji gaśniczej. Utrata łączności, awarie komputera z utratą danych. Potrzeba pomocy osobom ciężko chorym i unieruchomionym | |
| Przedsiębiorstwa przemysłowe | Dodatkowe konsekwencje w zależności od warunków produkcji - od drobnych uszkodzeń do dużych uszkodzeń spowodowanych ubytkami produktu | |
| Muzea i stanowiska archeologiczne | Nieodwracalna utrata wartości kulturowych | |
| Specjalne z ograniczonym niebezpieczeństwem | Środki transportu; elektrownie; branże niebezpieczne pożarowo | Niedopuszczalne naruszenie usług publicznych (telekomunikacja). Pośrednie zagrożenie pożarowe dla sąsiednich obiektów |
| Specyficzny, niebezpieczny dla najbliższego otoczenia | rafinerie ropy naftowej; stacje benzynowe; produkcja petard i fajerwerków | Pożary i wybuchy wewnątrz obiektu i w jego bezpośrednim sąsiedztwie |
| Specjalny, niebezpieczny dla środowiska | Fabryka chemiczna; Elektrownia jądrowa; fabryki i laboratoria biochemiczne | Pożar i zakłócenia pracy urządzeń ze szkodliwymi skutkami dla środowiska |
Podczas budowy i przebudowy dla każdej klasy obiektów wymagane jest określenie niezbędnych poziomów niezawodności ochrony przed bezpośrednim uderzeniem pioruna (DSL). Na przykład dla zwykłych obiektów można zaproponować cztery poziomy niezawodności ochrony, wskazane w tabeli. 2.2.
Tabela 2.2
Poziomy ochrony przed PIP dla zwykłych obiektów
| Poziom ochrony | Niezawodność ochrony przed PUM |
|---|---|
| I | 0,98 |
| II | 0,95 |
| III | 0,90 |
| IV | 0,80 |
Dla obiektów specjalnych minimalny dopuszczalny poziom niezawodności ochrony przed PIP ustala się w granicach 0,9-0,999, w zależności od stopnia jego społecznego znaczenia i dotkliwości przewidywanych skutków PIP, w porozumieniu z organami kontroli państwowej.
Na życzenie klienta projekt może zawierać poziom niezawodności przekraczający maksymalny dopuszczalny poziom.
2.3. Parametry prądu piorunowego
Parametry prądów piorunowych są niezbędne do obliczania skutków mechanicznych i cieplnych, a także do standaryzacji środków ochrony przed skutkami elektromagnetycznymi.
2.3.1. Klasyfikacja skutków prądów piorunowych
Dla każdego stopnia ochrony odgromowej należy określić maksymalne dopuszczalne parametry prądu piorunowego. Dane podane w normie odnoszą się do wyładowań atmosferycznych dolnych i dolnych.
Stosunek biegunowości wyładowań atmosferycznych zależy od położenia geograficznego obszaru. Przy braku lokalnych danych przyjmuje się, że stosunek ten wynosi 10% dla wyładowań z prądami dodatnimi i 90% dla wyładowań z prądami ujemnymi.
Mechaniczne i termiczne skutki wyładowania atmosferycznego wynikają z wartości szczytowej prądu I, całkowitego ładunku Q total, ładunku w impulsie Q imp oraz energii właściwej W/R. Najwyższe wartości tych parametrów obserwuje się dla wyładowań dodatnich.
Uszkodzenia spowodowane indukowanymi przepięciami wynikają ze stromości czoła prądu piorunowego. Nachylenie jest oceniane w zakresie od 30% do 90% poziomów najwyższej aktualnej wartości. Największą wartość tego parametru obserwuje się w kolejnych impulsach wyładowań ujemnych.
2.3.2. Parametry prądów piorunowych proponowane do standaryzacji środków ochrony przed bezpośrednim uderzeniem pioruna
Wartości obliczonych parametrów dla podanych w tabeli. 2.2 poziomy bezpieczeństwa (ze stosunkiem 10% do 90% między udziałami wyładowań dodatnich i ujemnych) podano w tabeli. 2.3.
Tabela 2.3
Zgodność parametrów prądu piorunowego i stopni ochrony
2.3.3. Gęstość uderzeń pioruna w ziemię
Gęstość uderzeń piorunów w ziemię, wyrażona liczbą uderzeń na 1 km 2 powierzchni ziemi w ciągu roku, określana jest na podstawie obserwacji meteorologicznych w miejscu lokalizacji obiektu.
Jeśli gęstość uderzenia pioruna w ziemię N g jest nieznana, można ją obliczyć za pomocą następującego wzoru: 1/(km 2 rok):
, (2.1)
gdzie T d to średni czas trwania burz w godzinach, określony na podstawie regionalnych map intensywności aktywności burzowej.
2.3.4. Parametry prądów piorunowych proponowane do standaryzacji środków ochrony przed elektromagnetycznymi skutkami wyładowań atmosferycznych
Oprócz efektów mechanicznych i termicznych, prąd piorunowy wytwarza silne impulsy promieniowania elektromagnetycznego, które mogą powodować uszkodzenia systemów, w tym urządzeń komunikacyjnych, sterujących, automatyki, urządzeń komputerowych i informacyjnych itp. Te złożone i drogie systemy są wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu i biznes. Ich uszkodzenie w wyniku uderzenia pioruna jest wysoce niepożądane zarówno ze względów bezpieczeństwa, jak i ekonomicznych.
Uderzenie pioruna może zawierać pojedynczy impuls prądu lub składać się z sekwencji impulsów oddzielonych odstępami czasu, podczas których płynie słaby prąd następczy. Parametry impulsu prądowego pierwszej składowej znacznie różnią się od charakterystyki impulsów kolejnych składowych. Poniżej przedstawiono dane charakteryzujące obliczone parametry impulsów prądowych pierwszego i kolejnych impulsów (tab. 2.4 i 2.5) oraz prądu długotrwałego (tab. 2.6) w przerwach między impulsami dla zwykłych obiektów o różnych stopniach ochrony.
Tabela 2.4
Parametry pierwszego impulsu prądu piorunowego
| Bieżący parametr | Poziom ochrony | ||
|---|---|---|---|
| I | II | III, IV | |
| Maksymalny prąd I, kA | 200 | 150 | 100 |
| Czas narastania T 1 , µs | 10 | 10 | 10 |
| Półokres T 2 , µs | 350 | 350 | 350 |
| Ładunek w impulsie Qsum *, C | 100 | 75 | 50 |
| Specyficzna energia impulsu W/R**, MJ/Ohm | 10 | 5,6 | 2,5 |
________________
* Ponieważ znaczna część całkowitego ładunku Qsum przypada na pierwszy impuls, przyjmuje się, że całkowity ładunek wszystkich krótkich impulsów jest równy podanej wartości.
** Ponieważ znaczna część całkowitej energii właściwej W/R występuje w pierwszym impulsie, przyjmuje się, że sumaryczny ładunek wszystkich krótkich impulsów jest równy podanej wartości.
Tabela 2.5
Parametry kolejnego impulsu prądu piorunowego
Tabela 2.6
Parametry długotrwałego prądu piorunowego w przerwie między udarami
______________
* Q dl - ładunek wywołany długotrwałym przepływem prądu w okresie między dwoma udarami prądu piorunowego.
Średni prąd jest w przybliżeniu równy Q dl /T.
Kształt impulsów prądowych określa się za pomocą następującego wyrażenia:
gdzie I jest maksymalnym prądem;
h - współczynnik korygujący wartość prądu maksymalnego;
t - czas;
τ 1 - stała czasowa dla czoła;
τ 2 jest stałą czasową rozpadu.
Wartości parametrów zawartych we wzorze (2.2), opisującym zmianę prądu pioruna w czasie, podano w tabeli. 2.7.
Tabela 2.7
Wartości parametrów do obliczania kształtu impulsu prądu pioruna
| Parametr | Pierwszy impuls | Kolejny impuls | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Poziom ochrony | Poziom ochrony | |||||
| I | II | III, IV | I | II | III, IV | |
| ja, ka | 200 | 150 | 100 | 50 | 37,5 | 25 |
| H | 0,93 | 0,93 | 0,93 | 0,993 | 0,993 | 0,993 |
| τ 1 , ms | 19,0 | 19,0 | 19,0 | 0,454 | 0,454 | 0,454 |
| τ 2 , ms | 485 | 485 | 485 | 143 | 143 | 143 |
Długi impuls można przyjąć jako prostokątny ze średnim prądem I i czasem trwania T odpowiadającym danym w tabeli. 2.6.
3. OCHRONA PRZED BEZPOŚREDNIM PIORUNEM
3.1. Kompleks środków ochrony odgromowej
Zespół urządzeń odgromowych budynków lub budowli obejmuje urządzenia chroniące przed bezpośrednim uderzeniem pioruna (zewnętrzny system ochrony odgromowej - MZS) oraz urządzenia chroniące przed wtórnymi skutkami wyładowań atmosferycznych (wewnętrzny system ochrony odgromowej). W szczególnych przypadkach ochrona odgromowa może zawierać tylko urządzenia zewnętrzne lub tylko urządzenia wewnętrzne. Na ogół część prądów piorunowych przepływa przez elementy wewnętrznej ochrony odgromowej.
Zewnętrzny LSM może być odizolowany od obiektu (osobno stojące piorunochrony lub kable, a także sąsiednie konstrukcje, które działają jak naturalne piorunochrony) lub może być zainstalowany na chronionej konstrukcji, a nawet być jej częścią.
Wewnętrzne urządzenia odgromowe mają na celu ograniczenie skutków elektromagnetycznych prądu piorunowego oraz zapobieganie powstawaniu iskier wewnątrz chronionego obiektu.
Prądy piorunowe wpadające do piorunochronów są kierowane do przewodu uziemiającego poprzez system przewodów odprowadzających (zejść) i rozprowadzane w ziemi.
3.2. Zewnętrzny system ochrony odgromowej
Zewnętrzny MLT zazwyczaj składa się z piorunochronów, przewodów odprowadzających i elektrod uziemiających. Gdy produkcja specjalna ich materiał i przekroje muszą spełniać wymagania tabeli. 3.1.
Tabela 3.1
Materiał i minimalne przekroje elementów ISM zewnętrznego
Notatka. Określone wartości może ulec zwiększeniu w zależności od zwiększonej korozji lub naprężeń mechanicznych.
3.2.1. Piorunochrony
3.2.1.1. Uwagi ogólne
Piorunochrony mogą być specjalnie instalowane, w tym na obiekcie, lub też ich funkcje pełnią elementy konstrukcyjne chronionego obiektu; w tym drugim przypadku nazywane są piorunochronami naturalnymi.
Piorunochrony mogą składać się z dowolnej kombinacji następujących elementów: prętów, naciągniętych drutów (kable), przewodników siatkowych (siatek).
3.2.1.2. Naturalne piorunochrony
Następujące elementy konstrukcyjne budynków i budowli można uznać za naturalne piorunochrony:
- a) dachów metalowych obiektów chronionych, pod warunkiem, że:
- ciągłość elektryczna między różne części zabezpieczone na długi czas;
grubość pokrycia dachowego jest nie mniejsza niż wartość t podana w tabeli. 3.2 jeżeli zachodzi konieczność zabezpieczenia dachu przed uszkodzeniem lub spaleniem;
grubość blachy dachowej wynosi co najmniej 0,5 mm, jeżeli nie jest konieczne jej zabezpieczenie przed uszkodzeniem i nie ma niebezpieczeństwa zapalenia się materiałów palnych pod dachem;
dach nie jest ocieplony. W takim przypadku mała warstwa farby antykorozyjnej lub warstwa 0,5 mm powłoki asfaltowej lub warstwa 1 mm powłoki z tworzywa sztucznego nie jest uważana za izolację;
powłoki niemetaliczne na lub pod dachem metalowym nie wystają poza chroniony obiekt;
c) elementy metalowe, takie jak rynny, dekoracje, ogrodzenia wzdłuż krawędzi dachu itp., jeżeli ich przekrój jest nie mniejszy niż wartości zalecane dla zwykłych piorunochronów;
d) metalowych rur i zbiorników technologicznych, jeżeli są wykonane z metalu o grubości co najmniej 2,5 mm i penetracja lub przepalenie tego metalu nie spowoduje niebezpiecznych lub niedopuszczalnych skutków;
e) metalowe rury i zbiorniki, jeżeli są wykonane z metalu o grubości co najmniej równej wartości t podanej w tabeli. 3.2, oraz jeżeli wzrost temperatury wewnątrz obiektu w miejscu uderzenia pioruna nie stwarza zagrożenia.
Tabela 3.2
Grubość dachu, rury lub korpusu zbiornika, działająca jak naturalny piorunochron
3.2.2. Przewody dolne
3.2.2.1. Uwagi ogólne
W celu zmniejszenia prawdopodobieństwa powstania niebezpiecznego iskrzenia przewody odprowadzające powinny być usytuowane w taki sposób, aby pomiędzy miejscem zniszczenia a ziemią:
- a) prąd rozłożony wzdłuż kilku równoległych ścieżek;
b) długość tych ścieżek została ograniczona do minimum.
3.2.2.2. Lokalizacja przewodów odprowadzających w urządzeniach odgromowych odizolowanych od chronionego obiektu
Jeżeli piorunochron składa się z prętów zainstalowanych na oddzielnych wspornikach (lub jednym wsporniku), dla każdego wspornika należy przewidzieć co najmniej jeden przewód odprowadzający.
Jeżeli piorunochron składa się z oddzielnych poziomych przewodów (kable) lub jednego przewodu (kabel), na każdym końcu kabla wymagany jest co najmniej jeden przewód odprowadzający.
Jeżeli piorunochron jest konstrukcją siatkową zawieszoną nad obiektem chronionym, dla każdej jego podpory wymagany jest co najmniej jeden przewód odprowadzający. Całkowita liczba przewodów odprowadzających musi wynosić co najmniej dwa.
3.2.2.3. Lokalizacja przewodów odprowadzających dla nieizolowanych urządzeń odgromowych
Przewody odprowadzające rozmieszczone są wzdłuż obwodu chronionego obiektu w taki sposób, aby średnia odległość między nimi była nie mniejsza niż wartości podane w tabeli. 3.3.
Przewody odprowadzające połączone są poziomymi pasami przy powierzchni terenu i co 20 m na wysokości budynku.
Tabela 3.3
Średnie odległości między przewodami odprowadzającymi w zależności od poziomu ochrony
| Poziom ochrony | Średnia odległość, m |
|---|---|
| I | 10 |
| II | 15 |
| III | 20 |
| IV | 25 |
3.2.2.4. Instrukcje dotyczące rozmieszczenia przewodów odprowadzających
Pożądane jest, aby przewody odprowadzające były równomiernie rozmieszczone wzdłuż obwodu chronionego obiektu. Jeśli to możliwe, układa się je w pobliżu narożników budynków.
Przewody odprowadzające, które nie są izolowane od chronionego obiektu, układa się w następujący sposób:
- jeśli ściana jest wykonana materiał niepalny, przewody odprowadzające można zamocować na powierzchni ściany lub przeprowadzić przez ścianę;
jeżeli ściana wykonana jest z materiału palnego, przewody odprowadzające mogą być mocowane bezpośrednio do powierzchni ściany, tak aby wzrost temperatury podczas przepływu prądu piorunowego nie stanowił zagrożenia dla materiału ściany;
jeżeli ściana wykonana jest z materiału palnego i wzrost temperatury przewodów odprowadzających jest dla niej niebezpieczny, przewody odprowadzające należy umieścić w taki sposób, aby odległość między nimi a chronionym obiektem zawsze przekraczała 0,1 m. Uchwyty metalowe do mocowania przewodów odprowadzających może stykać się ze ścianą.
W rurach spustowych nie należy układać przewodów odprowadzających. Zaleca się prowadzenie przewodów odprowadzających w jak największej odległości od drzwi i okien.
Przewody odprowadzające układa się w liniach prostych i pionowych tak, aby droga do ziemi była jak najkrótsza. Nie zaleca się układania przewodów w postaci pętli.
3.2.2.5. Naturalne elementy przewodów odprowadzających
Następujące elementy konstrukcyjne budynków można uznać za naturalne przewody odprowadzające:
- a) konstrukcje metalowe pod warunkiem, że:
- ciągłość elektryczna między różnymi elementami jest trwała i spełnia wymagania pkt 3.2.4.2;
nie mają one mniejszych wymiarów niż wymagane dla specjalnie przewidzianych przewodów odprowadzających. Konstrukcje metalowe mogą mieć powłokę izolującą;
c) wzajemnie połączone zbrojenie stalowe budynku lub konstrukcji;
d) części elewacji, elementów profilowanych i metalowych konstrukcji nośnych elewacji, o ile ich wymiary odpowiadają wytycznym dla przewodów odprowadzających, a ich grubość wynosi co najmniej 0,5 mm.
Uważa się, że zbrojenie metalowe konstrukcji żelbetowych zapewnia ciągłość elektryczną, jeżeli spełnia następujące warunki:
- około 50% połączeń prętów pionowych i poziomych jest wykonanych przez spawanie lub ma połączenie sztywne (mocowanie śrubowe, drut drutowy);
zapewniona jest ciągłość elektryczna między stalowym zbrojeniem różnych prefabrykowanych bloków betonowych a zbrojeniem bloczków betonowych przygotowanych na miejscu.
Nie ma potrzeby układania pasów poziomych, jeżeli jako przewody odprowadzające zastosowano metalowe ramy budynku lub stalowe zbrojenie żelbetowe.
3.2.3. Uziemniki
3.2.3.1. Uwagi ogólne
We wszystkich przypadkach, z wyjątkiem zastosowania piorunochronu wolnostojącego, uziom odgromowy należy łączyć z uziomami instalacji elektrycznych i środków łączności. W przypadku konieczności rozdzielenia tych uziemników z przyczyn technologicznych należy je połączyć we wspólny układ za pomocą układu wyrównania potencjałów.
3.2.3.2. Specjalnie ułożone elektrody uziemiające
Zaleca się stosowanie następujących rodzajów uziomów: jeden lub więcej obwodów, elektrody pionowe (lub nachylone), elektrody rozbieżne promieniowo lub pętla uziemiająca ułożona na dnie wykopu, siatki uziemiające.
Głęboko zakopane elektrody uziemiające są skuteczne, jeśli rezystywność gruntu maleje wraz z głębokością, a na dużych głębokościach okazuje się znacznie mniejsza niż na poziomie zwykłej lokalizacji.
Przewód uziemiający w postaci zewnętrznego konturu układa się korzystnie na głębokości co najmniej 0,5 m od powierzchni ziemi iw odległości co najmniej 1 m od ścian. Elektrody uziemiające muszą znajdować się na głębokości co najmniej 0,5 m poza chronionym obiektem i być możliwie równomiernie rozmieszczone; w takim przypadku należy dążyć do minimalizacji ich wzajemnego ekranowania.
Głębokość ułożenia i rodzaj uziomów dobiera się pod warunkiem zapewnienia minimalnej korozji oraz jak najmniejszych sezonowych wahań rezystancji uziemienia w wyniku wysychania i zamarzania gruntu.
3.2.3.3. Naturalne elektrody uziemiające
Połączone zbrojenie żelbetowe lub inne podziemne konstrukcje metalowe, które spełniają wymagania punktu 3.2.2.5, mogą być używane jako elektrody uziemiające. Jeżeli jako elektrody uziemiające stosowane jest zbrojenie żelbetowe, zwiększone wymagania są prezentowane w miejscach ich połączeń, aby wykluczyć mechaniczne niszczenie betonu. Jeśli używany jest beton sprężony, należy wziąć pod uwagę możliwe konsekwencje przepływ prądu piorunowego, który może powodować niedopuszczalne obciążenia mechaniczne.
3.2.4. Mocowanie i łączenie elementów zewnętrznego LSM
3.2.4.1. Zapięcie
Piorunochrony i przewody odprowadzające są sztywno zamocowane w taki sposób, aby wykluczyć jakiekolwiek zerwanie lub poluzowanie mocowania przewodów pod działaniem sił elektrodynamicznych lub przypadkowych wpływów mechanicznych (na przykład pod wpływem podmuchu wiatru lub padającego śniegu).
3.2.4.2. Znajomości
Liczba połączeń przewodów jest zredukowana do minimum. Połączenia są wykonywane przez spawanie, lutowanie, możliwe jest również włożenie w uchwyt zaciskowy lub przykręcenie śrubami.
3.3. Wybór piorunochronów
3.3.1. Uwagi ogólne
Wybór rodzaju i wysokości piorunochronu dokonywany jest na podstawie wartości wymaganej niezawodności R z. Obiekt uważa się za chroniony, jeżeli całość wszystkich jego piorunochronów zapewnia niezawodność ochrony co najmniej R s.
We wszystkich przypadkach system ochrony przed bezpośrednim uderzeniem pioruna dobierany jest tak, aby maksymalnie wykorzystać naturalne piorunochrony, a jeśli ochrona przez nie zapewniona jest niewystarczająca - w połączeniu ze specjalnie zainstalowane piorunochrony.
W ogólnym przypadku doboru piorunochronów należy dokonać za pomocą odpowiednich programów komputerowych, które są w stanie obliczyć strefy ochronne lub prawdopodobieństwo przebicia pioruna w obiekt (zespół obiektów) o dowolnej konfiguracji z dowolną lokalizacją niemal dowolnej liczby piorunochrony różne rodzaje.
Ceteris paribus, wysokość piorunochronu można zmniejszyć, stosując konstrukcje kablowe zamiast konstrukcji prętowych, zwłaszcza gdy są one zawieszone wzdłuż zewnętrznego obwodu obiektu.
Jeżeli ochronę obiektu zapewniają najprostsze piorunochrony (pojedynczy pręt, pojedynczy kabel, podwójny pręt, podwójny kabel, kabel zamknięty), wymiary piorunochronu można określić za pomocą stref ochronnych określonych w niniejszej normie.
W przypadku projektowania ochrony odgromowej dla zwykłego obiektu możliwe jest wyznaczenie stref ochronnych metodą kąta ochronnego lub metodą toczącej się kuli zgodnie z normą Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC 1024), pod warunkiem spełnienia wymagań obliczeniowych Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej okazują się bardziej rygorystyczne niż wymagania niniejszej Instrukcji.
3.3.2. Typowe strefy ochronne piorunochronów prętowych i drutowych
3.3.2.1. Strefy ochronne pojedynczego piorunochronu
Standardową strefą ochronną piorunochronu jednoprętowego o wysokości h jest okrągły stożek o wysokości h 0
Podane poniżej wzory obliczeniowe (tabela 3.4) są odpowiednie dla piorunochronów o wysokości do 150 m. Dla piorunochronów wyższych należy zastosować specjalną metodę obliczeniową.
Ryż. 3.1. Strefa ochronna pojedynczego piorunochronu
Dla strefy ochronnej o wymaganej niezawodności (ryc. 3.1) promień przekroju poziomego r x na wysokości h x określa wzór:
(3.1)
Tabela 3.4
Obliczanie strefy ochronnej piorunochronu jednoprętowego
| Niezawodność ochrony R s | Wysokość piorunochronu h, m | Wysokość stożka h 0, m | Promień stożka r 0 , m |
|---|---|---|---|
| 0,9 | od 0 do 100 | 0,85 godz | 1,2 godz |
| 100 do 150 | 0,85 godz | H | |
| 0,99 | od 0 do 30 | 0,8 godz | 0,8 godz |
| 30 do 100 | 0,8 godz | H | |
| 100 do 150 | H | 0,7 godz | |
| 0,999 | od 0 do 30 | 0,7 godz | 0,6 godz |
| 30 do 100 | H | H | |
| 100 do 150 | H | H |
3.3.2.2. Strefy ochronne pojedynczego piorunochronu
Standardowe strefy ochronne piorunochronu jednodrutowego o wysokości h ograniczone są symetrycznymi powierzchniami szczytowymi tworzącymi trójkąt równoramienny w przekroju pionowym z wierzchołkiem na wysokości h 0
Poniższe wzory obliczeniowe (Tabela 3.5) są odpowiednie dla piorunochronów o wysokości do 150 m. Dla wyższych wysokości należy zastosować specjalne oprogramowanie. Tutaj i poniżej h jest minimalną wysokością kabla nad poziomem gruntu (łącznie z ugięciem).
Ryż. 3.2. Strefa ochronna piorunochronu jednodrutowego:
L - odległość między punktami zawieszenia linek
Półszerokość r x strefy ochronnej wymaganej niezawodności (ryc. 3.2) na wysokości h x od powierzchni ziemi określa wyrażenie:
Jeżeli konieczne jest zwiększenie objętości chronionej, do końców strefy ochronnej samego piorunochronu drutowego można dodać strefy ochronne podpór łożyskowych, które oblicza się według wzorów piorunochronów jednoprętowych przedstawionych w tabeli. 3.4. W przypadku dużych zwisów kabli, np. na napowietrznych liniach elektroenergetycznych, zaleca się obliczenie przewidywanego prawdopodobieństwa przebicia pioruna metodami programowymi, ponieważ budowa stref ochronnych według minimalnej wysokości kabla w przęśle może prowadzić do nieuzasadnionych koszty.
Tabela 3.5
Obliczanie strefy ochronnej piorunochronu jednodrutowego
| Niezawodność ochrony R s | Wysokość piorunochronu h, m | Wysokość stożka h 0, m | Promień stożka r 0 , m |
|---|---|---|---|
| 0,9 | od 0 do 150 | 0,87 godz | 1,5 godz |
| 0,99 | od 0 do 30 | 0,8 godz | 0,95 godz |
| 30 do 100 | 0,8 godz | H | |
| 100 do 150 | 0,8 godz | H | |
| 0,999 | od 0 do 30 | 0,75 godz | 0,7 godz |
| 30 do 100 | H | H | |
| 100 do 150 | H | H |
3.3.2.3. Strefy ochronne podwójnego piorunochronu
Piorunochron uważa się za podwójny, gdy odległość między piorunochronami L nie przekracza wartości granicznej Lmax. W przeciwnym razie oba piorunochrony są traktowane jako pojedyncze.
Konfigurację pionowych i poziomych odcinków standardowych stref ochronnych piorunochronu dwuprętowego (wysokość h i odległość L między piorunochronami) przedstawiono na rys. 3.3. Konstrukcję zewnętrznych obszarów stref podwójnego piorunochronu (półstożki o wymiarach h 0, r 0) przeprowadza się zgodnie ze wzorami z tabeli. 3.4 dla piorunochronów jednoprętowych. Wymiary obszarów wewnętrznych określają parametry h 0 i h c , z których pierwszy określa maksymalną wysokość strefy bezpośrednio przy piorunochronach, a drugi - minimalna wysokość strefy pośrodku między piorunochronami. Przy odległości między piorunochronami L ≤ L c granica strefy nie ma ugięcia (h c = h 0). Dla odległości L c ≤ L ≥ L max wysokość h c jest określona przez wyrażenie
(3.3)
Zawarte w nim odległości graniczne Lmax i Lc są obliczane zgodnie ze wzorami empirycznymi z tabeli. 3.6, odpowiedni dla piorunochronów o wysokości do 150 m. Dla wyższych wysokości piorunochronów należy użyć specjalnego oprogramowania.
Wymiary przekrojów poziomych strefy obliczane są według następujących wzorów, wspólnych dla wszystkich stopni niezawodności zabezpieczenia:
Ryż. 3.3. Strefa ochronna piorunochronu dwuprętowego
Tabela 3.6
Obliczanie parametrów strefy ochronnej piorunochronu dwuprętowego
| Niezawodność ochrony R s | Wysokość piorunochronu h, m | Lmax, m | L0, m |
|---|---|---|---|
| 0,9 | od 0 do 30 | 5.75 godz | 2,5 godz |
| 30 do 100 | H | 2,5 godz | |
| 100 do 150 | 5,5 godz | 2,5 godz | |
| 0,99 | od 0 do 30 | 4,75 godz | 2.25 godz |
| 30 do 100 | H | H | |
| 100 do 150 | 4,5 godz | 1,5 godz | |
| 0,999 | od 0 do 30 | 4.25 godz | 2.25 godz |
| 30 do 100 | H | H | |
| 100 do 150 | 4,0 godz | 1,5 godz |
3.3.2.4. Strefy ochronne piorunochronu dwużyłowego
Piorunochron uważa się za podwójny, gdy odległość między przewodami L nie przekracza wartości granicznej Lmax. W przeciwnym razie oba piorunochrony są traktowane jako pojedyncze.
Konfigurację odcinków pionowych i poziomych standardowych stref ochronnych piorunochronu dwudrutowego (wysokość h i odległość między przewodami L) przedstawiono na rys. 3.4. Konstrukcję zewnętrznych obszarów stref (dwie powierzchnie szopy o wymiarach h 0, r 0) przeprowadza się zgodnie ze wzorami z tabeli. 3,5 dla piorunochronów jednodrutowych.
Ryż. 3.4. Strefa ochronna podwójnego piorunochronu
Wymiary obszarów wewnętrznych określają parametry h 0 i h c , z których pierwszy określa maksymalną wysokość strefy bezpośrednio przy kablach, a drugi minimalną wysokość strefy pośrodku między kablami. Przy odległości między kablami L≤L c granica strefy nie ma ugięcia (h c = h 0). Dla odległości L c L≤L maksymalna wysokość h c jest określona przez wyrażenie
(3.7)
Zawarte w nim odległości graniczne Lmax i Lc oblicza się według wzorów empirycznych z tabeli. 3.7, nadaje się do kabli o wysokości podwieszenia do 150 m. Przy większej wysokości piorunochronów należy zastosować specjalne oprogramowanie.
Długość poziomego odcinka strefy ochronnej na wysokości h x określają wzory:
l x \u003d L / 2 dla h c ≥ h x;
(3.8)
W celu zwiększenia objętości chronionej można nałożyć strefę ochrony wsporników podtrzymujących kable na strefę piorunochronu dwudrutowego, która jest zbudowana jako strefa piorunochronu dwuprzęsłowego, jeżeli odległość L między podporami wynosi mniejsza niż L max obliczona według wzorów z tabeli. 3.6. W przeciwnym razie podpory należy traktować jako pojedyncze piorunochrony.
Gdy kable nie są równoległe lub mają różną wysokość lub ich wysokość zmienia się na całej długości przęsła, należy użyć specjalnego oprogramowania do oceny niezawodności ich ochrony. Zaleca się również stosowanie dużych zwisów kabli w przęśle, aby uniknąć nadmiernych marginesów bezpieczeństwa.
Tabela 3.7
Obliczanie parametrów strefy ochronnej piorunochronu dwudrutowego
| Niezawodność ochrony R s | Wysokość piorunochronu h, m | Lmax, m | L c , m |
|---|---|---|---|
| 0,9 | od 0 do 150 | 6.0 godz | 3.0 godz |
| 0,99 | od 0 do 30 | 5.0 godz | 2,5 godz |
| od 30 do 100 | 5.0 godz | H | |
| od 100 do 150 | H | H | |
| 0,999 | od 0 do 30 | 4,75 godz | 2.25 godz |
| od 30 do 100 | H | H | |
| od 100 do 150 | H | H |
3.3.2.5 Strefy ochronne piorunochronu z drutu zamkniętego
Wzory obliczeniowe z punktu 3.3.2.5 można wykorzystać do określenia wysokości zawieszenia piorunochronu z drutu zamkniętego, przeznaczonego do ochrony obiektów o wymaganej niezawodności o wysokości h 0
Ryż. 3.5. Strefa ochronna piorunochronu z drutu zamkniętego
Aby obliczyć h, stosuje się wyrażenie:
h = A + Bh0, (3.9)
w którym stałe A i B wyznaczane są w zależności od poziomu niezawodności zabezpieczenia według wzorów:
a) niezawodność ochrony Р s = 0,99
b) niezawodność ochrony Р s = 0,999
Obliczone współczynniki obowiązują, gdy D > 5 m. Praca z mniejszymi poziomymi przemieszczeniami kabla jest niewskazana ze względu na duże prawdopodobieństwo wystąpienia odwrotnych wyładowań atmosferycznych od kabla do chronionego obiektu. Ze względów ekonomicznych piorunochrony z drutem zamkniętym nie są zalecane, gdy wymagana niezawodność ochrony jest mniejsza niż 0,99.
Jeżeli wysokość obiektu przekracza 30 m, wysokość piorunochronu z drutu zamkniętego określa się za pomocą oprogramowanie. To samo należy zrobić dla pętli zamkniętej skomplikowany kształt.
Po dobraniu wysokości piorunochronów zgodnie z ich strefami ochronnymi, zaleca się komputerowe sprawdzenie rzeczywistego prawdopodobieństwa przebicia, a w przypadku dużego marginesu bezpieczeństwa dokonanie korekty poprzez ustawienie niższej wysokości piorunochronów .
Poniżej przedstawiono zasady wyznaczania stref ochronnych dla obiektów o wysokości do 60 m określone w normie IEC (IEC 1024-1-1). Podczas projektowania można wybrać dowolną metodę zabezpieczenia, jednak praktyka pokazuje możliwość zastosowania poszczególnych metod w następujących przypadkach:
- metodę kąta ochronnego stosuje się w przypadku konstrukcji o prostej formie lub małych fragmentów dużych konstrukcji;
metoda fikcyjnej kuli jest odpowiednia dla struktur o złożonym kształcie;
stosowanie siatki ochronnej jest wskazane w ogólnym przypadku, a zwłaszcza do ochrony powierzchni.
w tabeli. 3.8 dla poziomów ochrony I - IV podano wartości kątów na górze strefy ochronnej, promienie fikcyjnej kuli oraz maksymalny dopuszczalny krok komórki siatki.
Tabela 3.8
Parametry do obliczeń piorunochronów zgodnie z zaleceniami IEC
| Poziom ochrony | Fikcyjny promień kuli R, m | Narożnik A, °, na szczycie piorunochronu dla budynków o różnej wysokości h, m | Rozstaw komórek siatki, m | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 20 | 30 | 45 | 60 | |||
| I | 20 | 25 | * | * | * | 5 |
| II | 30 | 35 | 25 | * | * | 10 |
| III | 45 | 45 | 35 | 25 | * | 10 |
| IV | 60 | 55 | 45 | 35 | 25 | 20 |
_______________
* W takich przypadkach zastosowanie mają tylko siatki lub atrapy kul.
Piorunochrony prętowe, maszty i kable umieszcza się tak, aby wszystkie części konstrukcji znajdowały się w strefie ochronnej utworzonej pod kątem A do pionu. Kąt ochronny dobiera się zgodnie z tabelą. 3.8, gdzie h jest wysokością piorunochronu nad powierzchnią, która ma być chroniona.
Metody narożnika ochronnego nie stosuje się, jeżeli h jest większe niż promień fikcyjnej kuli określony w tabeli 1. 3.8 dla odpowiedniego poziomu ochrony.
Metodę fikcyjnej kuli stosuje się do określenia strefy ochronnej dla części lub obszarów konstrukcji, gdy zgodnie z tabelą. 3.4 wyklucza się określenie strefy ochronnej przez kąt ochronny. Obiekt uważa się za chroniony, jeżeli fikcyjna kula, stykająca się z powierzchnią piorunochronu i płaszczyzną, na której jest on zainstalowany, nie ma punktów wspólnych z przedmiotem chronionym.
Siatka chroni powierzchnię, jeśli jest gotowa następujące warunki:
- przewody siatkowe biegną wzdłuż krawędzi dachu, jeżeli dach wystaje poza gabaryty budynku;
przewód siatkowy biegnie wzdłuż kalenicy, jeżeli nachylenie dachu przekracza 1/10;
boczne powierzchnie konstrukcji na poziomach wyższych niż promień fikcyjnej kuli (patrz tabela 3.8) są chronione przez piorunochrony lub siatki;
wymiary komórki siatki są nie większe niż podane w tabeli. 3,8;
siatka jest wykonana w taki sposób, że prąd pioruna ma zawsze co najmniej dwie różne drogi do uziomu;
żadne metalowe części nie powinny wystawać poza zewnętrzne obrysy siatki.
Przewody siatkowe należy układać jak najkrócej.
3.3.4. Ochrona metalowych linii przesyłowych kabli elektrycznych magistrali i wewnątrzstrefowych sieci komunikacyjnych
3.3.4.1. Zabezpieczenia nowoprojektowanych linii kablowych
Na nowo zaprojektowanych i przebudowywanych liniach kablowych głównych i wewnątrzstrefowych sieci komunikacyjnych 1 należy bezwzględnie zapewnić środki ochronne na tych odcinkach, w których prawdopodobna gęstość uszkodzeń (prawdopodobna liczba niebezpiecznych uderzeń piorunów) przekracza dopuszczalną określoną w tabeli. 3.9.
___________________
1 Sieci szkieletowe- sieci do przesyłania informacji na duże odległości; sieci wewnątrzstrefowe - sieci do przesyłania informacji między ośrodkami regionalnymi i okręgowymi.
Tabela 3.9
Dopuszczalna liczba niebezpiecznych uderzeń pioruna na 100 km toru rocznie dla kable elektryczne znajomości
| rodzaj kabla | Dopuszczalna szacunkowa liczba niebezpiecznych uderzeń pioruna na 100 km trasy w ciągu roku n 0 | |
|---|---|---|
| na obszarach górskich i obszarach z kamienistą glebą o rezystywności powyżej 500 Ohm m oraz na obszarach wiecznej zmarzliny | w innych obszarach | |
| Symetryczny single-quad i single-coaxial | 0,2 | 0,3 |
| Symetryczne cztero- i siedem-cztery | 0,1 | 0,2 |
| Koncentryczny wieloparowy | 0,1 | 0,2 |
| Kable komunikacji strefowej | 0,3 | 0,5 |
3.3.4.2. Zabezpieczenie nowych linii położonych w pobliżu istniejących
Jeżeli projektowana linia kablowa przebiega w pobliżu istniejącej linii kablowej i znana jest rzeczywista liczba uszkodzeń tej ostatniej podczas jej eksploatacji przez okres co najmniej 10 lat, to przy projektowaniu ochrony kabli przed wyładowaniami atmosferycznymi należy przyjąć normę dotyczącą dopuszczalnej gęstość uszkodzeń powinna uwzględniać różnicę pomiędzy rzeczywistym a obliczonym uszkodzeniem istniejącej linii kablowej.
W tym przypadku dopuszczalną gęstość uszkodzeń n 0 projektowanej linii kablowej oblicza się mnożąc dopuszczalną gęstość z tabeli. 3.9 na temat stosunku obliczonego n p do rzeczywistego n f uszkodzeń istniejącego kabla od wyładowań atmosferycznych na 100 km trasy rocznie:
.
3.3.4.3. Ochrona istniejących linii kablowych
Na istniejących liniach kablowych zabezpieczenia prowadzone są w miejscach, w których wystąpiły wyładowania atmosferyczne, a długość odcinka chronionego uzależniona jest od warunków terenowych (długość wzniesienia lub odcinka o podwyższonej rezystywności gruntu itp.), ale co najmniej 100 m z każdej strony urazu. W tych przypadkach planuje się ułożenie przewodów odgromowych w ziemi. Jeżeli linia kablowa posiadająca już zabezpieczenie ulegnie uszkodzeniu, to po usunięciu uszkodzenia sprawdzany jest stan środków odgromowych i dopiero po tym podejmowana jest decyzja o wyposażeniu w dodatkowe zabezpieczenia w postaci ułożenia kabli lub wymiany istniejącego kabla z większą odpornością na wyładowania atmosferyczne. Prace zabezpieczające należy wykonać niezwłocznie po usunięciu szkód spowodowanych piorunem.
3.3.5. Ochrona światłowodowych linii transmisyjnych magistrali i wewnątrzstrefowych sieci komunikacyjnych
3.3.5.1. Dopuszczalna liczba niebezpiecznych uderzeń pioruna w linie światłowodowe szkieletowych i wewnątrzstrefowych sieci komunikacyjnych
Na projektowanych światłowodowych liniach transmisyjnych szkieletowych i wewnątrzstrefowych sieci komunikacyjnych obowiązkowe są środki ochrony przed uszkodzeniem przez wyładowania atmosferyczne w obszarach, w których prawdopodobna liczba niebezpiecznych uderzeń pioruna (prawdopodobna gęstość uszkodzeń) w kable przekracza dopuszczalną liczbę wskazaną w tabeli . 3.10.
Tabela 3.10
Dopuszczalna liczba niebezpiecznych uderzeń pioruna na 100 km toru rocznie dla optycznych kabli komunikacyjnych
Przy projektowaniu światłowodowych linii transmisyjnych przewiduje się stosowanie kabli o kategorii odporności na wyładowania atmosferyczne nie niższej niż podane w tabeli. 3.11, w zależności od przeznaczenia kabli i warunków ułożenia. W takim przypadku podczas układania kabli na otwartych przestrzeniach środki ochronne mogą być wymagane niezwykle rzadko, tylko na obszarach o wysokiej rezystywności gruntu i zwiększonej aktywności wyładowań atmosferycznych.
Tabela 3.11
3.3.5.3. Ochrona istniejących linii światłowodowych
Na istniejących światłowodowych liniach transmisyjnych stosuje się środki ochronne w obszarach, w których wystąpiły uszkodzenia od wyładowań atmosferycznych, a długość chronionego odcinka zależy od warunków terenowych (długość wzniesienia lub odcinka o podwyższonej rezystywności gruntu itp. ), ale musi znajdować się co najmniej 100 m w każdym kierunku od miejsca uszkodzenia. W takich przypadkach konieczne jest zapewnienie ułożenia przewodów ochronnych.
Prace przy wyposażeniu środków ochronnych należy prowadzić niezwłocznie po usunięciu uszkodzeń spowodowanych piorunem.
3.3.6. Zabezpieczenie przed uderzeniem pioruna elektrycznych i optycznych kabli komunikacyjnych układanych na terenie osiedla
Podczas układania kabli na obszarze zaludnionym, z wyjątkiem przypadków przekraczania i zbliżania się do linii napowietrznych o napięciu 110 kV i wyższym, ochrona przed uderzeniem pioruna nie jest zapewniona.
3.3.7. Zabezpieczenie kabli ułożonych na skraju lasu, w pobliżu wydzielonych drzew, podpór, masztów
Zabezpieczenie kabli komunikacyjnych ułożonych wzdłuż skraju lasu, a także w pobliżu obiektów o wysokości powyżej 6 m (drzewa wolnostojące, podpory linii komunikacyjnych, linie energetyczne, maszty piorunochronów itp.) jest zapewnione, jeżeli odległość między kablem a obiektem (lub jego częścią podziemną) mniejszą niż odległości podane w tabeli. 3.12 za różne znaczenia rezystywność ziemi.
Tabela 3.12
Dopuszczalne odległości kabla od pętli uziemienia (wspornika)
4. OCHRONA PRZED WTÓRNYM SKUTKIEM PIORUNU
4.1. Postanowienia ogólne
W rozdziale 4 przedstawiono podstawowe zasady ochrony instalacji elektrycznych i elektronicznych przed wtórnymi skutkami wyładowań atmosferycznych, uwzględniając zalecenia IEC (Norma 61312). Systemy te są wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu, które wykorzystują dość skomplikowany i kosztowny sprzęt. Są bardziej wrażliwe na wyładowania atmosferyczne niż poprzednie generacje, dlatego należy podjąć specjalne środki w celu ochrony ich przed niebezpiecznymi skutkami wyładowań atmosferycznych.
Przestrzeń, w której elektryczne i systemy elektroniczne, powinny być podzielone na strefy o różnym stopniu ochrony. Strefy charakteryzują się znaczną zmianą parametrów elektromagnetycznych na granicach. Ogólnie rzecz biorąc, im wyższy numer strefy, tym niższe wartości parametrów pól elektromagnetycznych, prądów i napięć w przestrzeni strefy.
Strefa 0 to strefa, w której każdy obiekt jest narażony na bezpośrednie uderzenie pioruna i dlatego może przez nią przepływać pełny prąd pioruna. W tym regionie pole elektromagnetyczne ma maksymalną wartość.
Strefa 0 E - strefa, w której obiekty nie są narażone na bezpośrednie uderzenie pioruna, ale pole elektromagnetyczne nie ulega osłabieniu i również ma maksymalną wartość.
Strefa 1 - strefa, w której obiekty nie są narażone na bezpośrednie uderzenie pioruna, a prąd we wszystkich elementach przewodzących wewnątrz strefy jest mniejszy niż w strefie 0 E; w tym obszarze pole elektromagnetyczne może zostać osłabione przez ekranowanie.
Inne strefy są ustawiane, jeśli wymagana jest dalsza redukcja prądu i/lub osłabienie pola elektromagnetycznego; wymagania dotyczące parametrów stref określa się zgodnie z wymaganiami ochrony poszczególnych stref obiektu.
Ogólne zasady podziału chronionej przestrzeni na strefy odgromowe przedstawiono na rys. 4.1.
Na granicach stref należy podjąć działania mające na celu osłonięcie i połączenie wszystkich metalowych elementów oraz komunikacji przekraczającej granicę.
Dwie odseparowane przestrzennie strefy 1 mogą tworzyć wspólną strefę za pomocą ekranowanego połączenia (rys. 4.2).
Ryż. 4.1. Strefy ochrony odgromowej:
1 - STREFA 0 (środowisko zewnętrzne); 2 - STREFA 1 (wewnętrzne środowisko elektromagnetyczne); 3 - STREFA 2; 4 - STREFA 2 (sytuacja wewnątrz szafy); 5 - STREFA 3
Ryż. 4.2. Połączenie dwóch stref
4.3. Zastawianie
Ekranowanie jest głównym sposobem zmniejszenia zakłóceń elektromagnetycznych.
metalowa konstrukcja struktura budynku jest używany lub może być używany jako ekran. Taką konstrukcję ekranową tworzy np. stalowe zbrojenie dachu, ścian, stropów budynku, a także części metalowe dachy, elewacje, ramy stalowe, kraty. Ta struktura ekranująca tworzy ekran elektromagnetyczny z otworami (przez okna, drzwi, otwory wentylacyjne, rozstaw oczek w okuciach, szczeliny w elewacji metalowej, otwory pod linie energetyczne itp.). Aby ograniczyć wpływ pól elektromagnetycznych, wszystkie metalowe elementy obiektu są ze sobą połączone elektrycznie i podłączone do instalacji odgromowej (rys. 4.3).
Jeśli kable przechodzą między sąsiednimi obiektami, elektrody uziemiające tych ostatnich są połączone, aby zwiększyć liczbę równoległych przewodów, a dzięki temu zmniejszyć prądy w kablach. Wymóg ten dobrze spełnia system uziemienia w postaci siatki. Aby zredukować indukowany hałas, możesz użyć:
- ekranowanie zewnętrzne;
racjonalne układanie linii kablowych;
ekranowanie linii energetycznych i komunikacyjnych.
Wszystkie te czynności mogą być wykonywane jednocześnie.
Jeżeli wewnątrz chronionej przestrzeni znajdują się kable ekranowane, ich ekrany są podłączone do instalacji odgromowej na obu końcach oraz na granicach stref.
Kable biegnące od jednego obiektu do drugiego układane są na całej długości w metalowych rurach, skrzynkach siatkowych lub skrzynkach żelbetowych z okuciami siatkowymi. Metalowe elementy rur, kanałów i ekranów kablowych są podłączone do określonych wspólnych szyn obiektowych. Nie wolno stosować metalowych kanałów lub korytek, jeśli ekrany kabli są w stanie wytrzymać spodziewany prąd piorunowy.
Ryż. 4.3. Łączenie metalowych elementów obiektu w celu zmniejszenia wpływu pól elektromagnetycznych:
1 - spawanie na przecięciach drutów; 2 - ościeżnica masywna ciągła; 3 - spawanie na każdym pręcie
4.4. Znajomości
Połączenia elementów metalowych są niezbędne w celu zmniejszenia różnicy potencjałów między nimi wewnątrz chronionego obiektu. Połączenia elementów metalowych i instalacji znajdujących się wewnątrz przestrzeni chronionej i przekraczających granice stref ochrony odgromowej wykonuje się na granicach stref. Połączenia należy wykonać za pomocą specjalnych przewodów lub zacisków, aw razie potrzeby za pomocą urządzeń przeciwprzepięciowych.
4.4.1. Połączenia na granicach stref
Wszystkie przewody dochodzące do obiektu z zewnątrz są podłączone do instalacji odgromowej.
Jeśli zewnętrzne przewody przewody zasilające lub kable komunikacyjne wchodzą do obiektu w różnych punktach, dlatego istnieje kilka wspólnych szyn, te ostatnie są połączone najkrótszą drogą do zamkniętej pętli uziemienia lub zbrojenia konstrukcyjnego i metalu podszewka zewnętrzna(Jeśli możliwe). Jeśli nie ma zamkniętej pętli uziemienia, te wspólne szyny są podłączone do oddzielnych elektrod uziemiających i połączone zewnętrznym przewodem pierścieniowym lub pękniętym pierścieniem. Jeśli zewnętrzne przewody wchodzą do obiektu nad ziemią, wspólne szyny zbiorcze są podłączone do poziomego przewodu pierścieniowego wewnątrz lub na zewnątrz ścian. Ten przewodnik z kolei jest podłączony do dolnych przewodów i złączek.
Przewody i kable wprowadzane do obiektu na poziomie gruntu zaleca się podłączać do instalacji odgromowej na tym samym poziomie. Wspólna szyna w miejscu wprowadzenia kabli do budynku znajduje się jak najbliżej uziomu i osprzętu konstrukcji, z którą jest połączona.
Przewód oczkowy podłącza się do kształtek lub innych elementów ekranujących, jak np. okładziny metalowe, co 5 m. Minimalny przekrój elektrod miedzianych lub stalowych ocynkowanych wynosi 50 mm 2 .
Szyny ogólne dla obiektów z systemami teleinformatycznymi, gdzie wpływ prądów piorunowych ma być zminimalizowany, powinny być wykonane z szynoprzewodów metalowe talerze Z duża liczba połączenia z armaturą lub innymi elementami ekranującymi.
Dla połączeń stykowych i urządzeń przeciwprzepięciowych znajdujących się na granicach stref 0 i 1 obowiązują parametry prądowe określone w tab. 2.3. Jeśli jest kilka przewodów, należy wziąć pod uwagę rozkład prądów wzdłuż przewodów.
W przypadku przewodów i kabli wchodzących do obiektu na poziomie gruntu szacowana jest część prądu pioruna, którą przewodzą.
Przekroje przewodów łączących określa się zgodnie z tabelą. 4.1 i 4.2. Patka. 4.1 stosuje się, jeżeli przez element przewodzący przepływa więcej niż 25% prądu pioruna, a tab. 4,2 - jeżeli mniej niż 25%.
Tabela 4.1
Odcinki przewodów, przez które przepływa większość prądu pioruna
Tabela 4.2
Odcinki przewodów, przez które przepływa niewielka część prądu piorunowego
Ogranicznik przepięć dobiera się tak, aby wytrzymać część prądu piorunowego, ograniczyć przepięcia i przerwać prądy następcze po impulsach głównych.
Maksymalne przepięcie U max na wejściu do obiektu jest skoordynowane z napięciem wytrzymywanym systemu.
W celu zminimalizowania wartości U max linie łączy się do wspólnej szyny przewodami o minimalnej długości.
Wszystkie elementy przewodzące, takie jak linie kablowe przecinające granice stref odgromowych, są połączone na tych granicach. Połączenie odbywa się na wspólnej magistrali, do której podłączone są również ekrany i inne metalowe elementy (na przykład obudowy sprzętu).
W przypadku zacisków zaciskowych i ograniczników przepięć parametry prądu są oceniane w każdym z nich osobna sprawa. Maksymalne przepięcie na każdej granicy jest skoordynowane z napięciem wytrzymywanym systemu. Urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej na granicach różnych stref są również skoordynowane pod względem charakterystyki energetycznej.
4.4.2. Połączenia wewnątrz chronionego woluminu
Wszystkie wewnętrzne elementy przewodzące o znacznych gabarytach, takie jak szyny wind, dźwigi, podłogi metalowe, ramy metalowe drzwi, rury, korytka kablowe są podłączone do najbliższej wspólnej magistrali lub innego wspólnego elementu łączącego najkrótszą drogą. Pożądane są również dodatkowe połączenia elementów przewodzących.
Przekroje przewodów łączących podano w tabeli. 4.2. Przyjmuje się, że tylko niewielka część prądu piorunowego przepływa przez przewody łączące.
Wszystkie otwarte przewodzące części systemów informatycznych są połączone w jedną sieć. W szczególnych przypadkach taka sieć może nie mieć połączenia z przewodem uziemiającym.
Istnieją dwa sposoby łączenia metalowych części systemów informatycznych, takich jak obudowy, osłony czy ramy, z układem uziomów: połączenia wykonuje się w postaci układ promieniowy lub w siatce.
Podczas korzystania z systemu promieniowego wszystkie jego metalowe części są całkowicie odizolowane od elektrody uziemiającej, z wyjątkiem jedynego punktu połączenia z nią. Zazwyczaj taki system stosuje się w przypadku stosunkowo małych obiektów, gdzie wszystkie elementy i kable wchodzą do obiektu w jednym punkcie.
Radialny system uziemiający jest podłączony do wspólnego systemu uziemiającego tylko w jednym punkcie (rys. 4.4). W takim przypadku wszystkie linie i kable między urządzeniami w urządzeniu powinny być poprowadzone równolegle do przewodów uziemiających gwiazdy, aby zredukować pętlę indukcyjną. Dzięki uziemieniu w jednym punkcie prądy o niskiej częstotliwości, które pojawiają się podczas uderzenia pioruna, nie przedostają się do systemu informatycznego. Ponadto źródła zakłóceń o niskiej częstotliwości wewnątrz systemu informatycznego nie wytwarzają prądów w systemie uziemiającym. Wejście do strefy ochronnej przewodów odbywa się wyłącznie w centralnym punkcie układu wyrównywania potencjałów. Podany wspólny punkt jest również najlepszym punktem połączenia dla urządzeń przeciwprzepięciowych.
Podczas korzystania z siatki jej metalowe części nie są izolowane od wspólnego systemu uziemiającego (ryc. 4.5). Sieć łączy się z całym systemem w wielu punktach. Zwykle siatka jest używana w rozszerzonych systemach otwartych, w których sprzęt jest połączony dużą liczbą różnych linii i kabli i gdzie wchodzą one do obiektu w różnych punktach. W tym przypadku cały system ma niską impedancję na wszystkich częstotliwościach. Ponadto duża liczba zwartych konturów siatki osłabia pole magnetyczne w pobliżu systemu informatycznego. Urządzenia w strefie chronionej są połączone ze sobą na najkrótszych odcinkach kilkoma przewodami, a także z metalowymi częściami strefy chronionej i ekranem strefy. W takim przypadku elementy metalowe obecne w urządzeniu, takie jak armatura w podłodze, ścianach i dachu, metalowe kraty, metalowe elementy nieelektryczne, takie jak rury, kanały wentylacyjne i kablowe, są wykorzystywane maksymalnie.
Ryż. 4.4. Schemat podłączenia przewodów zasilających i komunikacyjnych z gwiaździstym układem wyrównywania potencjałów:
1 - tarcza strefy ochronnej; 2 - izolacja elektryczna; 3 - przewód układu wyrównania potencjałów; 4 - centralny punkt układu wyrównywania potencjałów; 5 - przewody komunikacyjne, zasilanie
Ryż. 4.5. Siatkowa implementacja systemu wyrównywania potencjałów:
1 - tarcza strefy ochronnej; 2 - przewód wyrównujący potencjał
Ryż. 4.6. Zintegrowana realizacja systemu wyrównywania potencjałów:
1 - tarcza strefy ochronnej; 2 - izolacja elektryczna; 3 - centralny punkt układu wyrównywania potencjałów
Obie konfiguracje, promieniową i siatkową, można łączyć w zintegrowany system jak pokazano na ryc. 4.6. Zwykle, choć nie jest to wymagane, połączenie lokalna sieć uziemienie ze wspólnym systemem odbywa się na granicy strefy ochrony odgromowej.
4.5. grunt
Głównym zadaniem uziemiającego urządzenia odgromowego jest przekierowanie jak największej ilości prądu piorunowego (50% lub więcej) do ziemi. Reszta prądu przepływa przez odpowiednie dla budynku elementy komunikacyjne (osłony kabli, rury wodociągowe itp.) W takim przypadku niebezpieczne napięcia nie powstają na samej elektrodzie uziemiającej. Zadanie to jest realizowane przez system siatki pod budynkiem i wokół niego. Przewody uziemiające tworzą pętlę z siatki, która łączy zbrojenie betonu na dnie fundamentu. Jest to powszechna metoda tworzenia osłony elektromagnetycznej na dole budynku. Przewód pierścieniowy wokół budynku i/lub w betonie na obrzeżach fundamentu jest połączony z systemem uziemiającym przewodami uziemiającymi, zwykle co 5 m. Do wspomnianych przewodów pierścieniowych można podłączyć zewnętrzny przewód uziemiający.
Zbrojenie betonu na dnie fundamentu jest połączone z systemem uziemiającym. Zbrojenie musi tworzyć siatkę połączoną z systemem uziemienia, zwykle co 5 m.
Istnieje możliwość zastosowania siatki stalowej ocynkowanej o szerokości oczka typowo 5 m, zgrzewanej lub mocowanej mechanicznie do prętów zbrojeniowych, najczęściej co 1 m. na ryc. Rysunki 4.7 i 4.8 przedstawiają przykłady siatkowego urządzenia uziemiającego.
Połączenie przewodu uziemiającego i systemu połączeń tworzy system uziemienia. Głównym zadaniem systemu uziemiającego jest zmniejszenie różnicy potencjałów pomiędzy dowolnymi punktami budynku a urządzeniami. Problem ten rozwiązuje się tworząc dużą liczbę równoległych ścieżek dla prądów piorunowych i prądów indukowanych, tworzących sieć o małej rezystancji w szerokim spektrum częstotliwości. Ścieżki wielokrotne i równoległe mają różne częstotliwości rezonansowe. Wiele pętli z impedancjami zależnymi od częstotliwości tworzy pojedynczą sieć o niskiej impedancji do interferencji w rozważanym widmie.
4.6. Urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej
Urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD) instaluje się na przecięciu linii zasilającej, sterującej, komunikacyjnej, telekomunikacyjnej granicy dwóch stref ekranowania. SPD są skoordynowane tak, aby uzyskać akceptowalny rozkład obciążenia między nimi zgodnie z ich odpornością na zniszczenie, a także aby zmniejszyć prawdopodobieństwo zniszczenia chronionego sprzętu pod wpływem prądu piorunowego (rys. 4.9).
Ryż. 4.9. Przykład instalacji SPD w budynku
Zaleca się połączenie linii zasilających i komunikacyjnych wchodzących do budynku jedną magistralą i umieszczenie ich SPD jak najbliżej siebie. Jest to szczególnie ważne w budynkach wykonanych z materiału nieekranującego (drewno, cegła itp.). SPD są dobierane i instalowane w taki sposób, aby prąd pioruna kierowany był głównie do systemu uziemiającego na granicy stref 0 i 1.
Ponieważ energia prądu piorunowego jest rozpraszana głównie na tej granicy, kolejne SPD chronią tylko przed pozostałą energią i skutkami pola elektromagnetycznego w strefie 1. Aby uzyskać najlepszą ochronę przed przepięciami, podczas instalacji SPD należy zewrzeć przewody przyłączeniowe, przewody i kable są używane.
Opierając się na wymaganiach koordynacji izolacji w elektrowniach oraz odporności zabezpieczanych urządzeń na uszkodzenia, należy dobrać poziom napięcia SPD poniżej wartości maksymalnej, tak aby wpływ na zabezpieczany sprzęt był zawsze poniżej napięcia dopuszczalnego. Jeżeli poziom odporności na uszkodzenia nie jest znany należy przyjąć poziom orientacyjny lub testowy. Liczba SPD w chronionym systemie zależy od odporności chronionego sprzętu na uszkodzenia oraz charakterystyki samych SPD.
4.7. Ochrona urządzeń w istniejących budynkach
Rosnące wykorzystanie zaawansowanego sprzętu elektronicznego w istniejących budynkach wymaga więcej niezawodna ochrona przed wyładowaniami atmosferycznymi i innymi zakłóceniami elektromagnetycznymi. Bierze się pod uwagę, że w budynkach istniejących niezbędne środki ochrony odgromowej dobiera się z uwzględnieniem cech budynku, takich jak elementy konstrukcyjne, istniejące wyposażenie energetyczne i informatyczne.
Potrzebę działań ochronnych i ich dobór określa się na podstawie danych wstępnych, które są zbierane na etapie badań przedprojektowych. Przybliżony wykaz takich danych podano w tabeli. 4,3-4,6.
Tabela 4.3
Wstępne dane o budynku i otoczeniu
| Nr str./str | Charakterystyka |
|---|---|
| 1 | materiał budowlany - kamieniarstwo, cegła, drewno, żelbet, rama stalowa |
| 2 | Pojedynczy budynek lub kilka oddzielnych bloków z wieloma połączeniami |
| 3 | Niski i płaski lub wysoki budynek (wymiary budynku) |
| 4 | Czy instalacje są podłączone w całym budynku? |
| 5 | Czy metalowa okładzina jest podłączona elektrycznie? |
| 6 | Rozmiary okien |
| 7 | Czy istnieje zewnętrzna instalacja odgromowa? |
| 8 | Rodzaj i jakość zewnętrznej instalacji odgromowej |
| 9 | Rodzaj gleby (kamień, ziemia) |
| 10 | Uziemione elementy sąsiednich budynków (wysokość, odległość do nich) |
Tabela 4.4
Wstępne dane o wyposażeniu
| Nr str./str | Charakterystyka |
|---|---|
| 1 | Linie przychodzące (podziemne lub napowietrzne) |
| 2 | Anteny lub inne urządzenia zewnętrzne |
| 3 | Rodzaj systemu elektroenergetycznego (wysokie lub niskie napięcie, podziemne lub nadziemne) |
| 4 | Układanie kabli (liczba i lokalizacja odcinków pionowych, sposób układania kabli) |
| 5 | Stosowanie metalowych korytek kablowych |
| 6 | Czy wewnątrz budynku znajduje się sprzęt elektroniczny? |
| 7 | Czy konduktorzy idą do innych budynków? |
Tabela 4.5
Charakterystyka wyposażenia
Tabela 4.6
Inne dane dotyczące wyboru koncepcji ochrony
Na podstawie analizy ryzyka i danych podanych w tabeli. 4.3-4.6 zapada decyzja o potrzebie budowy lub przebudowy instalacji odgromowej.
4.7.1 Środki ochronne przy stosowaniu zewnętrznej instalacji odgromowej
Głównym zadaniem jest znalezienie optymalnego rozwiązania w celu poprawy zewnętrznej instalacji odgromowej i innych środków.
Poprawę zewnętrznej instalacji odgromowej uzyskuje się:
- 1) objęcia zewnętrznej obudowy metalowej oraz dachu budynku instalacją odgromową;
2) zastosowanie dodatkowych przewodów, jeżeli armatura jest podłączona na całej wysokości budynku – od dachu przez ściany do uziemienia budynku;
3) zmniejszenie odstępów między metalowymi zejściami i zmniejszenie skoku ogniwa piorunochronu;
4) montaż listew połączeniowych (przewodów płaskich giętkich) na stykach sąsiadujących ze sobą, ale rozdzielonych konstrukcyjnie bloków. Odległość między pasami powinna wynosić połowę odległości między zboczami;
5) połączenie przedłużonego przewodu z poszczególnymi bryłami budynku. Zwykle potrzebne są spawy w każdym rogu korytka kablowego, a paski spawów są możliwie jak najkrótsze;
6) ochronę oddzielnymi piorunochronami podłączonymi do wspólnej instalacji odgromowej, jeżeli metalowe części dachu wymagają ochrony przed bezpośrednim uderzeniem pioruna. Piorunochron musi znajdować się w bezpiecznej odległości od określonego elementu.
4.7.2. Środki ochrony podczas używania kabli
Skutecznym sposobem ograniczenia przepięć jest racjonalne ułożenie i ekranowanie kabli. Środki te są tym istotniejsze, im mniej osłony odgromowe wykonuje zewnętrzna instalacja odgromowa.
Dużych pętli można uniknąć, prowadząc razem kable zasilające i ekranowane kable komunikacyjne. Ekran jest podłączony do sprzętu na obu końcach.
Wszelkie dodatkowe ekranowania, takie jak układanie przewodów i kabli metalowe rury lub korytek między piętrami, zmniejsza impedancję całego systemu połączeń. Te środki są najważniejsze w przypadku wysokich lub długich budynków lub gdy sprzęt musi działać szczególnie niezawodnie.
Preferowanymi miejscami instalacji SPD są granice odpowiednio stref 0/1 i stref 0/1/2 zlokalizowane przy wejściu do budynku.
Z reguły wspólna sieć połączeń nie jest wykorzystywana w trybie pracy jako przewód powrotny obwodu zasilającego lub informacyjnego.
4.7.3. Środki ochronne podczas korzystania z anten i innego sprzętu
Przykładem takiego wyposażenia są różnego rodzaju urządzenia zewnętrzne, takie jak anteny, czujniki meteorologiczne, kamery zewnętrzne, czujniki zewnętrzne w obiektach przemysłowych (czujniki ciśnienia, temperatury, natężenia przepływu, położenia zaworów itp.) oraz wszelkie inne urządzenia elektryczne, elektroniczne i radiowe, montowane na zewnątrz budynku, masztu lub zbiornika przemysłowego.
Jeśli to możliwe, piorunochron jest zainstalowany w taki sposób, aby sprzęt był chroniony przed bezpośrednim uderzeniem pioruna. Poszczególne anteny pozostawia się całkowicie otwarte ze względów technologicznych. Niektóre z nich mają wbudowany system ochrony odgromowej i mogą wytrzymać uderzenie pioruna bez uszkodzeń. Inne, mniej chronione typy anten mogą wymagać instalacji SPD na kablu zasilającym, aby zapobiec przepływowi prądu piorunowego przez kabel antenowy do odbiornika lub nadajnika. Jeśli istnieje zewnętrzna instalacja odgromowa, mocowania anten są do niej przymocowane.
Indukcji naprężeń w kablach między budynkami można zapobiec, prowadząc je w połączonych metalowych korytkach lub rurach. Wszystkie kable prowadzące do urządzeń związanych z anteną są wyprowadzone z rury w jednym miejscu. Należy zwrócić maksymalną uwagę na właściwości ekranujące samego obiektu i ułożyć przewody w jego elementach rurowych. Jeżeli nie jest to możliwe, jak w przypadku zbiorników procesowych, kable należy układać na zewnątrz, ale jak najbliżej obiektu, maksymalnie wykorzystując naturalne ekrany, takie jak schody metalowe, rury itp. W masztach o L narożniki w kształcie, kable są umieszczone wewnątrz narożnika dla maksymalnej naturalnej ochrony. W ostateczności obok przewodu antenowego należy umieścić przewód wyrównania potencjałów o przekroju co najmniej 6 mm 2 . Wszystkie te środki zmniejszają indukowane napięcie w pętli utworzonej przez kable i budynek, a tym samym zmniejszają prawdopodobieństwo przeskoku między nimi, tj. prawdopodobieństwo wystąpienia łuku wewnątrz sprzętu między siecią a budynkiem.
4.7.4. Środki ochrony kabli zasilających i kabli komunikacyjnych między budynkami
Połączenia między budynkami dzielą się na dwa główne typy: kable zasilające w metalowej osłonie, kable metalowe (skrętka, falowody, kable koncentryczne i wielordzeniowe) oraz kable światłowodowe. Środki ochrony zależą od rodzaju kabli, ich liczby oraz tego, czy instalacje odgromowe obu budynków są połączone.
W pełni izolowany kabel światłowodowy (bez wzmocnienie metalowe, folia barierowa dla wilgoci lub stalowy przewodnik wewnętrzny) można zastosować bez dodatkowe środki ochrona. Zastosowanie takiego kabla jest najlepszą opcją, ponieważ zapewnia pełną ochronę przed wpływami elektromagnetycznymi. Jeśli jednak kabel zawiera przedłużony element metalowy (z wyjątkiem przewodów zdalnego zasilania), ten ostatni musi być podłączony do ogólnej instalacji przyłączeniowej przy wejściu do budynku i nie może bezpośrednio wchodzić do odbiornika lub nadajnika optycznego. Jeżeli budynki znajdują się blisko siebie, a ich instalacje odgromowe nie są połączone, preferowane jest stosowanie kabla światłowodowego bez elementów metalowych, aby uniknąć dużych prądów w tych elementach i przegrzania. Jeżeli do instalacji odgromowej podłączony jest kabel, wówczas do odprowadzenia części prądu z pierwszego kabla można użyć kabla optycznego z elementami metalowymi.
Kable metalowe między budynkami z izolowanymi instalacjami odgromowymi. Przy takim połączeniu systemów ochronnych bardzo prawdopodobne jest uszkodzenie obu końców kabla w wyniku przepływu przez niego prądu pioruna. Dlatego na obu końcach kabla należy zainstalować SPD, aw miarę możliwości połączyć instalacje odgromowe obu budynków i ułożyć kabel w połączonych korytkach metalowych.
Kable metalowe między budynkami z podłączonymi instalacjami odgromowymi. W zależności od ilości kabli między budynkami, środki ochronne mogą obejmować łączenie tras kablowych z wieloma kablami (dla nowych kabli) lub z w dużych ilościach kabli, jak w przypadku produkcji chemicznej, ekranowania czy stosowania elastycznych rur metalowych do wielożyłowych kabli sterowniczych. Podłączanie obu końców kabla do powiązane systemy ochrona odgromowa często zapewnia wystarczające ekranowanie, zwłaszcza jeśli jest wiele kabli, a prąd jest rozdzielany między nimi.
1. Opracowanie dokumentacji eksploatacyjnej i technicznej
We wszystkich organizacjach i przedsiębiorstwach, niezależnie od formy własności, zaleca się posiadanie kompletu dokumentacji eksploatacyjno-technicznej do ochrony odgromowej obiektów wymagających instalacji odgromowej.
Komplet dokumentacji eksploatacyjno-technicznej instalacji odgromowej zawiera:
- notatka wyjaśniająca;
schematy stref ochronnych piorunochronów;
rysunki wykonawcze konstrukcji piorunochronów (część konstrukcyjna), elementów konstrukcyjnych ochrony przed wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych, od przesunięć wysokich potencjałów przez naziemną i podziemną łączność metalową, od iskierników ślizgowych i wyładowań w ziemi;
dokumentacja odbiorowa (akty dopuszczenia do eksploatacji urządzeń odgromowych wraz z wnioskami: akta dn ukryte prace oraz czynności badania urządzeń odgromowych i ochrony przed wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych i dryfem wysokich potencjałów).
Nota wyjaśniająca stwierdza:
- wstępne dane do opracowania dokumentacji technicznej;
przyjęte metody ochrony odgromowej obiektów;
obliczenia stref ochronnych, przewodów odgromowych, przewodów odprowadzających oraz elementów ochrony przed wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych.
Nota wyjaśniająca wskazuje przedsiębiorstwo, które opracowało zestaw dokumentacji eksploatacyjnej i technicznej, podstawę do jego opracowania, wykaz aktualnych dokumentów regulacyjnych i dokumentacji technicznej, które kierowały pracami nad projektem, wymagania specjalne dla zaprojektowanego urządzenia.
Wstępne dane do projektowania ochrony odgromowej obejmują:
- plan zagospodarowania przestrzennego obiektów z zaznaczeniem lokalizacji wszystkich obiektów podlegających ochronie odgromowej, samochodowej i szyny kolejowe, łączność naziemna i podziemna (sieci ciepłownicze, rurociągi technologiczne i sanitarne, kable elektryczne i przewody o dowolnym przeznaczeniu itp.);
kategorie ochrony odgromowej każdego obiektu;
dane o warunkach klimatycznych na obszarze, na którym znajdują się chronione budynki i budowle (intensywność aktywności burzowej, napór wiatru o dużej prędkości, grubość ścian lodowych itp.), charakterystyka gleby wskazująca na strukturę, agresywność i rodzaj gleby, poziom wód gruntowych;
rezystywność elektryczna gruntu (Ohm m) w miejscach występowania obiektów.
W rozdziale „Przyjęte metody ochrony odgromowej obiektów” opisano wybrane metody ochrony budynków i budowli przed bezpośrednim kontaktem z kanałem piorunowym, wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych oraz przesunięciami wysokich potencjałów przez naziemną i podziemną łączność metalową.
Obiekty zbudowane (zaprojektowane) według tego samego standardu lub projektu wielokrotnego użytku, mające wspólne charakterystyka budynku i geometryczne oraz to samo urządzenie odgromowe, może je posiadać schemat ogólny i obliczania stref ochronnych piorunochronów. Wykaz tych chronionych obiektów podany jest na schemacie strefy ochronnej jednego z obiektów.
Podczas sprawdzania niezawodności ochrony za pomocą oprogramowania dane obliczeń komputerowych są podawane w formie podsumowania opcji projektowych i wyciągane są wnioski o ich skuteczności.
Przy opracowywaniu dokumentacji technicznej proponuje się wykorzystanie w jak największym stopniu standardowych projektów piorunochronów i przewodów uziemiających oraz standardowych rysunków roboczych ochrony odgromowej. Jeśli nie można go użyć standardowe projekty urządzeń odgromowych, można opracować rysunki wykonawcze poszczególnych elementów: fundamentów, podpór, piorunochronów, przewodów odgromowych, uziomów.
Aby zmniejszyć objętość dokumentacji technicznej i obniżyć koszty budowy, zaleca się łączenie projektów ochrony odgromowej z rysunkami roboczymi do prac ogólnobudowlanych oraz instalacją urządzeń hydraulicznych i elektrycznych w celu wykorzystania komunikacji hydraulicznej i uziemników do urządzeń elektrycznych do odgromów ochrona.
2. Procedura odbioru urządzeń odgromowych do eksploatacji
Urządzenia odgromowe obiektów zakończonych budową (przebudową) są przyjmowane do eksploatacji przez komisję wykonawczą i przekazywane do eksploatacji klientowi przed instalacją urządzeń procesowych, dostawą i załadunkiem urządzeń oraz wartościowego mienia do budynków i budowli.
Błyskawica akceptacji urządzenia ochronne na istniejących obiektach jest prowadzona przez komisję roboczą.
Skład prowizji roboczej ustala klient. W skład komitetu roboczego wchodzą zazwyczaj przedstawiciele:
- odpowiedzialny za instalacje elektryczne;
organizacja zamawiająca;
inspekcje przeciwpożarowe.
Komitetowi roboczemu przedstawia się następujące dokumenty:
- zatwierdzone projekty urządzeń odgromowych;
działa w ukryciu (do układania i instalacji uziomów i przewodów odprowadzających, które nie są dostępne do wglądu);
świadectwa badań urządzeń odgromowych i ochrony przed wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych oraz wprowadzeniem wysokich potencjałów poprzez naziemną i podziemną łączność metalową (dane o rezystancji wszystkich przewodów uziemiających, wyniki kontroli i weryfikacji instalacji piorunochronów, przewodów odprowadzających , przewody uziemiające, ich elementy mocujące, niezawodność połączeń elektrycznych między elementami przewodzącymi prąd itp.).
Komisja robocza produkuje pełna kontrola oraz kontroli wykonanych robót budowlano-montażowych pod montaż urządzeń odgromowych.
Odbiór urządzeń odgromowych nowo budowanych obiektów dokumentowany jest aktami odbioru urządzeń odgromowych. Uruchomienie urządzeń odgromowych jest z reguły sformalizowane aktami-zezwoleniami odpowiednich organów państwowej kontroli i nadzoru.
Po dopuszczeniu urządzeń odgromowych do eksploatacji sporządzane są paszporty urządzeń odgromowych i paszporty urządzeń uziemiających urządzeń odgromowych, które przechowuje osoba odpowiedzialna za urządzenia elektryczne.
Akty zatwierdzone przez kierownika organizacji wraz z przedłożonymi aktami pracy ukrytej i protokołami pomiarowymi są zawarte w paszporcie urządzeń odgromowych.
3. Działanie urządzeń odgromowych
Urządzenia odgromowe budynków, budowli i zewnętrznych instalacji obiektów są eksploatowane zgodnie z przepisami operacja techniczna instalacje elektryczne konsumentów i instrukcje niniejszej instrukcji. Zadaniem obsługi urządzeń odgromowych obiektów jest utrzymanie ich w stanie niezbędnej zdatności i niezawodności.
Aby zapewnić stałą niezawodność działania urządzeń odgromowych, co roku przed rozpoczęciem sezonu burzowego wszystkie urządzenia odgromowe są sprawdzane i przeglądane.
Kontrole przeprowadzane są również po wykonaniu instalacji odgromowej, po dokonaniu jakichkolwiek zmian w instalacji odgromowej, po każdorazowym uszkodzeniu chronionego obiektu. Każde badanie przeprowadzane jest zgodnie z program pracy.
Aby sprawdzić status MLT, wskazana jest przyczyna kontroli i organizowane są następujące czynności:
- Komisja do kontroli MLT ze wskazaniem obowiązki funkcjonalne członkowie komisji do spraw badań ochrony odgromowej;
grupa robocza do przeprowadzenia niezbędnych pomiarów;
termin kontroli.
Podczas kontroli i badań urządzeń odgromowych zaleca się:
- sprawdzić wzrokowo (za pomocą lornetki) integralność piorunochronów i przewodów odprowadzających, niezawodność ich połączenia i zamocowania do masztów;
- identyfikować elementy urządzeń odgromowych wymagające wymiany lub naprawy z powodu naruszenia ich wytrzymałości mechanicznej;
- określić stopień zniszczenia przez korozję poszczególnych elementów urządzeń odgromowych, podjąć działania w zakresie zabezpieczenia antykorozyjnego i wzmocnienia elementów uszkodzonych przez korozję;
- sprawdzić niezawodność połączeń elektrycznych między częściami przewodzącymi prąd wszystkich elementów urządzeń odgromowych;
- sprawdzić zgodność urządzeń odgromowych z przeznaczeniem obiektów oraz, w przypadku zmian konstrukcyjnych lub technologicznych za poprzedni okres, wytyczyć działania dotyczące modernizacji i przebudowy instalacji odgromowej zgodnie z wymaganiami niniejszej Instrukcji;
- objaśnić obwód wykonawczy urządzeń odgromowych i określić sposoby rozchodzenia się prądu piorunowego przez jego elementy podczas wyładowania atmosferycznego poprzez symulację wyładowania atmosferycznego w piorunochron za pomocą specjalistycznego kompleksu pomiarowego połączonego między piorunochronem a odległą elektrodą prądową;
- zmierzyć wartość rezystancji na rozchodzenie się prądu pulsacyjnego metodą „amperomierz-woltomierz” przy użyciu specjalistycznego kompleksu pomiarowego;
- mierzyć wartości napięć udarowych w sieciach zasilających podczas uderzenia pioruna, rozkładu potencjałów na konstrukcjach metalowych oraz instalacji uziemiającej budynku poprzez symulację uderzenia pioruna w piorunochron za pomocą specjalistycznego kompleksu pomiarowego;
|
- mierzyć wartości pól elektromagnetycznych w pobliżu lokalizacji piorunochronu poprzez symulację uderzenia pioruna w piorunochron za pomocą specjalnych anten;
- Sprawdź dostępność niezbędna dokumentacja do urządzeń piorunochronnych.
Kontroli okresowej z otwarciem na sześć lat (dla obiektów kategorii I) podlegają wszystkie sztuczne przewody uziemiające, przewody odprowadzające i ich punkty połączeń; jednocześnie corocznie sprawdzanych jest do 20% ich ogólnej liczby. Skorodowane uziomy i przewody odprowadzające ze spadkiem ich powierzchni Przekrój ponad 25% należy wymienić na nowe.
Nadzwyczajne przeglądy urządzeń odgromowych należy przeprowadzić po klęski żywiołowe(huraganowy wiatr, powódź, trzęsienie ziemi, pożar) i burze o ekstremalnej intensywności.
Nieplanowane pomiary rezystancji uziemień urządzeń odgromowych należy wykonywać po wykonaniu prac remontowych zarówno na urządzeniach odgromowych, jak i na samych obiektach chronionych oraz w ich pobliżu.
Wyniki kontroli dokumentowane są w aktach, wpisywanych do paszportów oraz do rejestru stanu urządzeń odgromowych.
Na podstawie uzyskanych danych sporządzany jest plan naprawy i usuwania usterek urządzeń odgromowych wykrytych podczas kontroli i przeglądów.
Roboty ziemne w chronionych budynkach i konstrukcjach obiektów, urządzeniach odgromowych, a także w ich pobliżu są przeprowadzane z reguły za zgodą organizacji obsługującej, która wyznacza odpowiedzialne osoby monitorujące bezpieczeństwo urządzeń odgromowych.
Podczas burzy nie prowadzi się prac przy urządzeniach odgromowych iw ich pobliżu.
MINISTERSTWO ENERGII FEDERACJI ROSYJSKIEJ
ZATWIERDZONY
na zamówienie
Ministerstwo Energii
Rosja
INSTRUKCJE
PRZEZ URZĄDZENIE
OCHRONA ODGROMOWA BUDYNKÓW I KONSTRUKCJI
I KOMUNIKACJI PRZEMYSŁOWEJ
SO 153-34.21.122-2003
1. WSTĘP
Instrukcje instalacji ochrony odgromowej budynków, budowli i komunikacji przemysłowej (SO 153-34.21.122-2003) (zwane dalej Instrukcją) mają zastosowanie do wszystkich typów budynków, budowli i komunikacji przemysłowej, niezależnie od przynależności działowej i formy własności.
Instrukcja przeznaczona jest do stosowania przy opracowywaniu projektów, budowie, eksploatacji, a także przy przebudowie budynków, budowli i komunikacji przemysłowej.
W przypadku, gdy wymagania przepisów branżowych są bardziej rygorystyczne niż w niniejszej Instrukcji, przy opracowywaniu ochrony odgromowej zaleca się przestrzeganie wymagań branżowych. Wskazane jest również podjęcie działań w przypadku, gdy nie da się połączyć instrukcji Instrukcji z cechami technologicznymi chronionego obiektu. W takim przypadku środki i metody ochrony odgromowej dobierane są w oparciu o warunek zapewnienia wymaganej niezawodności.
Przy opracowywaniu projektów budynków, budowli i komunikacji przemysłowej, oprócz wymagań Instrukcji, brane są pod uwagę dodatkowe wymagania dotyczące wykonania ochrony odgromowej zgodnie z innymi obowiązującymi normami, zasadami, instrukcjami, normami państwowymi.
Podczas normalizacji ochrony odgromowej zakłada się, że żadne z jej urządzeń nie może zapobiec rozwojowi wyładowań atmosferycznych.
Zastosowanie normy przy wyborze ochrony odgromowej znacznie zmniejsza ryzyko uszkodzenia w wyniku uderzenia pioruna.
Rodzaj i rozmieszczenie urządzeń odgromowych dobierane są na etapie projektowania nowego obiektu, aby móc maksymalnie wykorzystać elementy przewodzące tego ostatniego. Ułatwi to opracowanie i wdrożenie urządzeń odgromowych połączonych z samym budynkiem, poprawi jego estetyczny wygląd, zwiększy skuteczność ochrony odgromowej, zminimalizuje jej koszt i koszty robocizny.
2. POSTANOWIENIA OGÓLNE
2.1. WARUNKI I DEFINICJE
Uderzenie pioruna w ziemię- wyładowanie elektryczne pochodzenia atmosferycznego między chmurą burzową a ziemią, składające się z jednego lub więcej impulsów prądu.
Punkt porażki- punkt, w którym piorun styka się z ziemią, budynkiem lub urządzeniem odgromowym. Uderzenie pioruna może mieć wiele punktów wytrzymałości.
Obiekt chroniony- budynek lub konstrukcja, ich część lub przestrzeń, dla których przewidziano ochronę odgromową spełniającą wymagania niniejszej normy.
Urządzenie ochrony odgromowej- system pozwalający chronić budynek lub konstrukcję przed skutkami wyładowań atmosferycznych. Obejmuje urządzenia zewnętrzne i wewnętrzne. W szczególnych przypadkach ochrona odgromowa może zawierać tylko urządzenia zewnętrzne lub tylko urządzenia wewnętrzne.
Urządzenia zabezpieczające przed bezpośrednim uderzeniem pioruna (piorunochrony)- zespół składający się z piorunochronów, przewodów odprowadzających i przewodów uziemiających.
Wtórne urządzenia odgromowe - urządzenia ograniczające skutki działania pól elektrycznych i magnetycznych wyładowań atmosferycznych.
Urządzenia do wyrównywania potencjałów - elementy urządzeń zabezpieczających, które ograniczają różnicę potencjałów spowodowaną rozprzestrzenianiem się prądu piorunowego.
Piorunochron- część piorunochronu, przeznaczona do przechwytywania pioruna.
Przewód dolny (zejście)- część piorunochronu, przeznaczona do kierowania prądu pioruna z piorunochronu do elektrody uziemiającej.
Urządzenie uziemiające- komplet przewodów uziemiających i przewodów uziemiających.
przewód uziemiający- część przewodząca lub zestaw wzajemnie połączonych części przewodzących, które są w elektrycznym kontakcie z ziemią bezpośrednio lub za pośrednictwem medium przewodzącego.
Pętla uziemienia- przewód uziemiający w postaci zamkniętej pętli wokół budynku w gruncie lub na jego powierzchni.
Rezystancja urządzenia uziemiającego- stosunek napięcia na urządzeniu uziemiającym do prądu płynącego od elektrody uziemiającej do ziemi.
Napięcie urządzenia uziemiającego- napięcie, które powstaje, gdy prąd płynie z elektrody uziemiającej do ziemi między punktem wprowadzenia prądu do elektrody uziemiającej a strefą zerowego potencjału.
Połączone metalowe okucia - zbrojenie konstrukcji żelbetowych budynku (konstrukcji), zapewniające ciągłość elektryczną.
niebezpieczna iskra- niedopuszczalne wyładowanie elektryczne wewnątrz chronionego obiektu, spowodowane uderzeniem pioruna.
Bezpieczna odległość- minimalna odległość między dwoma elementami przewodzącymi na zewnątrz lub wewnątrz chronionego obiektu, przy której nie może wystąpić między nimi niebezpieczne iskrzenie.
Urządzenie przeciwprzepięciowe - urządzenie przeznaczone do ograniczania przepięć między elementami chronionego obiektu (np. ogranicznik przepięć, ogranicznik przepięć nieliniowych lub inne urządzenie zabezpieczające).
Oddzielny piorunochron- piorunochron, którego piorunochrony i przewody odgromowe są usytuowane w taki sposób, aby droga prądu pioruna nie stykała się z obiektem chronionym.
Piorunochron zainstalowany na chronionym obiekcie - piorunochron, którego piorunochrony i przewody odgromowe są umieszczone w taki sposób, że część prądu pioruna może płynąć przez chroniony obiekt lub jego uziom.
Strefa ochrony piorunochronu- przestrzeń w pobliżu piorunochronu o określonej geometrii, charakteryzująca się tym, że prawdopodobieństwo uderzenia pioruna w obiekt znajdujący się w całości w jego objętości nie przekracza określonej wartości.
Dopuszczalne prawdopodobieństwo przebicia pioruna- maksymalne dopuszczalne prawdopodobieństwo R uderzenie pioruna w obiekt chroniony piorunochronem.
Niezawodność ochrony zdefiniowany jako 1 - R.
Komunikacja przemysłowa- kable elektroenergetyczne i teleinformatyczne, rurociągi przewodzące, rurociągi nieprzewodzące z wewnętrznym medium przewodzącym.
2.2. KLASYFIKACJA BUDYNKÓW I KONSTRUKCJI WEDŁUG URZĄDZEŃ ODGROMOWYCH
O klasyfikacji obiektów decyduje niebezpieczeństwo uderzenia pioruna dla samego obiektu i jego otoczenia.
Bezpośrednimi niebezpiecznymi skutkami wyładowań atmosferycznych są pożary, uszkodzenia mechaniczne, obrażenia ludzi i zwierząt, a także uszkodzenia sprzętu elektrycznego i elektronicznego. Konsekwencją uderzenia pioruna mogą być eksplozje i uwolnienie niebezpiecznych produktów - radioaktywnych i toksycznych chemikaliów, a także bakterii i wirusów.
Uderzenia pioruna mogą być szczególnie niebezpieczne dla systemów informatycznych, systemów sterowania, sterowania i zasilania. W przypadku urządzeń elektronicznych instalowanych w obiektach o różnym przeznaczeniu wymagana jest specjalna ochrona.
Rozważane obiekty można podzielić na zwykłe i specjalne.
Zwykłe przedmioty- budynki mieszkalne i administracyjne oraz budynki i budowle o wysokości nie większej niż 60 m, przeznaczone na handel, produkcję przemysłową, rolnictwo.
Obiekty specjalne:
przedmioty stwarzające zagrożenie dla najbliższego otoczenia;
obiekty stwarzające zagrożenie dla środowiska społecznego i fizycznego (obiekty, które po uderzeniu pioruna mogą spowodować szkodliwe emisje biologiczne, chemiczne i radioaktywne);
inne obiekty, dla których może być przewidziana specjalna ochrona odgromowa, np. budynki o wysokości powyżej 60 m, place zabaw, konstrukcje tymczasowe, obiekty w budowie.
w tabeli. 2.1 podaje przykłady podziału obiektów na cztery klasy.
Tabela 2.1 – Przykłady klasyfikacji obiektów
| Rodzaj obiektu | Konsekwencje uderzenia pioruna |
|
| Zwykłe przedmioty | Dom | Awaria elektryczna, pożar i uszkodzenie mienia. Zwykle niewielkie uszkodzenie obiektów znajdujących się w miejscu uderzenia pioruna lub objętych jego kanałem |
| Początkowo pożar i niebezpieczny dryft napięcia, następnie utrata zasilania z ryzykiem śmierci zwierząt w wyniku awarii elektronicznego systemu sterowania wentylacją, zasilaniem paszy itp. |
||
| Zwykłe przedmioty | Teatr; szkoła; Dom handlowy; obiekt sportowy | Awaria zasilania (np. oświetlenie), która może wywołać panikę. Awaria systemu sygnalizacji pożaru powodująca opóźnienie akcji gaśniczej |
| Bank; Firma ubezpieczeniowa; Biuro komercyjne | Awaria zasilania (np. oświetlenie), która może wywołać panikę. Awaria systemu sygnalizacji pożaru powodująca opóźnienie akcji gaśniczej. Utrata łączności, awarie komputera z utratą danych |
|
| Szpital; przedszkole; Dom opieki | Awaria zasilania (np. oświetlenie), która może wywołać panikę. Awaria systemu sygnalizacji pożaru powodująca opóźnienie akcji gaśniczej. Utrata łączności, awarie komputera z utratą danych. Obecność ciężko chorych pacjentów i konieczność pomocy osobom unieruchomionym |
|
| Przedsiębiorstwa przemysłowe | Dodatkowe konsekwencje w zależności od warunków produkcji - od drobnych uszkodzeń do dużych uszkodzeń spowodowanych ubytkami produktu |
|
| Muzea i stanowiska archeologiczne | Nieodwracalna utrata wartości kulturowych |
|
| Specjalne obiekty o ograniczonym niebezpieczeństwie | Środki transportu; elektrownie; branże niebezpieczne pożarowo | Niedopuszczalne naruszenie usług publicznych (telekomunikacja). Pośrednie zagrożenie pożarowe dla sąsiednich obiektów |
| Specjalne przedmioty, które stanowią zagrożenie dla najbliższego otoczenia | rafinerie ropy naftowej; stacje benzynowe; produkcja petard i fajerwerków | Pożary i wybuchy wewnątrz obiektu i w jego bezpośrednim sąsiedztwie |
| Obiekty specjalne niebezpieczne dla środowiska | Fabryka chemiczna; Elektrownia jądrowa; fabryki i laboratoria biochemiczne | Pożar i zakłócenia pracy urządzeń ze szkodliwymi skutkami dla środowiska |
Podczas budowy i przebudowy dla każdej klasy obiektów wymagane jest określenie niezbędnych poziomów niezawodności ochrony przed bezpośrednim uderzeniem pioruna (DSL). Na przykład dla zwykłych obiektów można zaproponować cztery poziomy niezawodności ochrony, wskazane w tabeli. 2.2.
Tabela 2.2 – Poziomy ochrony przed PIP dla zwykłych obiektów
| Poziom ochrony | Niezawodność ochrony przed PUM |
Do obiektów specjalnych minimalny dopuszczalny poziom niezawodności ochrony przed LLL ustala się w przedziale 0,9 - 0,999 w zależności od stopnia jego społecznego znaczenia i dotkliwości spodziewanych skutków bezpośredniego uderzenia pioruna w porozumieniu z organami kontroli państwowej.
Na życzenie klienta projekt może zawierać poziom niezawodności przekraczający maksymalny dopuszczalny poziom.
2.3. PARAMETRY PRĄDÓW PIORUNOWYCH
Parametry prądów piorunowych są niezbędne do obliczania skutków mechanicznych i cieplnych, a także do standaryzacji środków ochrony przed skutkami elektromagnetycznymi.
2.3.1. Klasyfikacja skutków prądów piorunowych
Dla każdego stopnia ochrony odgromowej należy określić maksymalne dopuszczalne parametry prądu piorunowego. Dane podane w normie odnoszą się do wyładowań atmosferycznych dolnych i dolnych.
Stosunek biegunowości wyładowań atmosferycznych zależy od położenia geograficznego obszaru. Przy braku lokalnych danych przyjmuje się, że stosunek ten wynosi 10% dla wyładowań z prądami dodatnimi i 90% dla wyładowań z prądami ujemnymi.
Mechaniczne i termiczne skutki wyładowania atmosferycznego wynikają z wartości szczytowej prądu ( I), w pełni naładowana Q pełne, ładowanie na impuls Q imp i energia właściwa W/R. Najwyższe wartości tych parametrów obserwuje się dla wyładowań dodatnich.
Uszkodzenia spowodowane indukowanymi przepięciami wynikają ze stromości czoła prądu piorunowego. Nachylenie jest oceniane w zakresie od 30% do 90% poziomów najwyższej aktualnej wartości. Największą wartość tego parametru obserwuje się w kolejnych impulsach wyładowań ujemnych.
2.3.2. Parametry prądów piorunowych proponowane do standaryzacji środków ochrony przed bezpośrednim uderzeniem pioruna
Wartości obliczonych parametrów dla podanych w tabeli. 2.2 poziomy bezpieczeństwa (ze stosunkiem 10% do 90% między udziałami wyładowań dodatnich i ujemnych) podano w tabeli. 2.3.
Tabela 2.3 - Zgodność parametrów prądu piorunowego i poziomów ochrony
2.3.3. Gęstość uderzeń pioruna w ziemię
Gęstość uderzeń piorunów w ziemię, wyrażona liczbą uderzeń na 1 km 2 powierzchni ziemi w ciągu roku, określana jest na podstawie obserwacji meteorologicznych w miejscu lokalizacji obiektu.
Jeśli gęstość pioruna uderzy w ziemię ng nieznany, można go obliczyć za pomocą następującego wzoru, 1 / (km 2 × rok):
Gdzie TD-średni czas trwania burz w godzinach, określony na podstawie regionalnych map intensywności aktywności burzowej.
2.3.4. Parametry prądów piorunowych proponowane do standaryzacji środków ochrony przed elektromagnetycznymi skutkami wyładowań atmosferycznych
Oprócz skutków mechanicznych i termicznych prąd piorunowy wytwarza silne impulsy promieniowania elektromagnetycznego, które mogą powodować uszkodzenia systemów, w tym urządzeń komunikacyjnych, sterujących, automatyki, urządzeń komputerowych i informacyjnych itp. Te złożone i drogie systemy są wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu i przedsiębiorstwach. Ich uszkodzenie w wyniku uderzenia pioruna jest wysoce niepożądane zarówno ze względów bezpieczeństwa, jak i ekonomicznych.
Uderzenie pioruna może zawierać pojedynczy impuls prądu lub składać się z sekwencji impulsów oddzielonych odstępami czasu, podczas których płynie słaby prąd następczy. Parametry impulsu prądowego pierwszej składowej znacznie różnią się od charakterystyki impulsów kolejnych składowych. Poniżej przedstawiono dane charakteryzujące obliczone parametry impulsów prądowych pierwszego i kolejnych impulsów (tab. 2.4 i 2.5) oraz prądu długotrwałego (tab. 2.6) w przerwach między impulsami dla zwykłych obiektów o różnych stopniach ochrony.
Tabela 2.4 - Parametry pierwszego impulsu prądu piorunowego
| Bieżący parametr | Poziom ochrony |
||
| Maksymalny prąd I, kA | |||
| Czas trwania frontu T 1 , pani | |||
| Połowa czasu T 2 , pani | |||
| Ładowanie impulsowe Q suma *, kl | |||
| Energia właściwa na impuls W/R**, MJ/Ohm | |||
| * Ponieważ znaczna część całkowitej opłaty Q suma przypada na pierwszy impuls, przyjmuje się, że sumaryczny ładunek wszystkich krótkich impulsów jest równy wartości zredukowanej. ** Ponieważ znaczna część całkowitej energii właściwej W/R przypada na pierwszy impuls, to przyjmuje się, że sumaryczny ładunek wszystkich krótkich impulsów jest równy wartości zredukowanej. |
|||
Tabela 2.5 – Parametry kolejnego impulsu prądu piorunowego
Tabela 2.6 - Parametry długotrwałego prądu piorunowego w przerwie między udarami
Średni prąd wynosi ok Q L/T.
Kształt impulsów prądu jest określony przez następujące wyrażenie
Gdzie I- maksymalny prąd;
T- czas;
t 1 - stała czasowa dla frontu;
t 2 - stała czasowa dla upadku;
H- współczynnik korygujący wartość prądu maksymalnego.
Wartości parametrów zawartych we wzorze (2.2), opisującym zmianę prądu pioruna w czasie, podano w tabeli. 2.7.
Tabela 2.7 - Wartości parametrów do obliczania kształtu impulsu prądu pioruna
| Parametr | Pierwszy impuls | Kolejny impuls |
||||
| Poziom ochrony | Poziom ochrony |
|||||
Długi impuls można przyjąć jako falę prostokątną ze średnim prądem I i czas trwania T odpowiadającą danym w tabeli. 2.6.
3. OCHRONA PRZED BEZPOŚREDNIM PIORUNEM
3.1. KOMPLEKS OCHRONY ODGROMOWEJ
Zespół urządzeń odgromowych budynków lub budowli obejmuje urządzenia chroniące przed bezpośrednim uderzeniem pioruna [zewnętrzny system ochrony odgromowej (LPS)] oraz urządzenia chroniące przed wtórnymi skutkami wyładowań atmosferycznych (LPS wewnętrzny). W szczególnych przypadkach ochrona odgromowa może zawierać tylko urządzenia zewnętrzne lub tylko urządzenia wewnętrzne. Na ogół część prądów piorunowych przepływa przez elementy wewnętrznej ochrony odgromowej.
Zewnętrzny LLM może być odizolowany od konstrukcji (osobno stojące piorunochrony lub kable, a także sąsiednie konstrukcje, które działają jak naturalne piorunochrony) lub może być zainstalowany na chronionej konstrukcji, a nawet być jej częścią.
Wewnętrzne urządzenia odgromowe mają na celu ograniczenie skutków elektromagnetycznych prądu piorunowego oraz zapobieganie powstawaniu iskier wewnątrz chronionego obiektu.
Prądy piorunowe wpadające do piorunochronów są kierowane do przewodu uziemiającego poprzez system przewodów odprowadzających (zejść) i rozprowadzane w ziemi.
3.2. SYSTEM OCHRONY ODGROMOWEJ ZEWNĘTRZNEJ
Zewnętrzny MLT zazwyczaj składa się z piorunochronów, przewodów odprowadzających i elektrod uziemiających. W przypadku wykonania specjalnego ich materiał i przekroje muszą odpowiadać wymaganiom tabeli. 3.1.
Tabela 3.1 - Materiał i minimalne przekroje elementów zewnętrznego LSM
3.2.1. Piorunochrony
3.2.1.1. Uwagi ogólne
Piorunochrony mogą być specjalnie instalowane, w tym na obiekcie, lub też ich funkcje pełnią elementy konstrukcyjne chronionego obiektu; w tym drugim przypadku nazywane są piorunochronami naturalnymi.
Piorunochrony mogą składać się z dowolnej kombinacji następujących elementów: prętów, naciągniętych drutów (kable), przewodników siatkowych (siatek).
3.2.1.2. Naturalne piorunochrony
Następujące elementy konstrukcyjne budynków i budowli można uznać za naturalne piorunochrony:
a) dachów metalowych obiektów chronionych, pod warunkiem, że:
ciągłość elektryczna między różnymi częściami jest zapewniona przez długi czas;
grubość pokrycia dachowego jest nie mniejsza niż T podane w tabeli. 3.2 jeżeli zachodzi konieczność zabezpieczenia dachu przed uszkodzeniem lub spaleniem;
grubość blachy dachowej wynosi co najmniej 0,5 mm, jeżeli nie jest konieczne jej zabezpieczenie przed uszkodzeniem i nie ma niebezpieczeństwa zapalenia się materiałów palnych pod dachem;
dach nie jest ocieplony. W takim przypadku mała warstwa farby antykorozyjnej lub warstwa 0,5 mm powłoki asfaltowej lub warstwa 1 mm powłoki z tworzywa sztucznego nie jest uważana za izolację;
powłoki niemetaliczne na/lub pod dachem metalowym nie wystają poza chroniony obiekt;
b) metalowe konstrukcje dachowe (kratownice, wzajemnie połączone zbrojenie stalowe);
c) elementy metalowe takie jak rynny, ozdoby, ogrodzenia wzdłuż krawędzi dachu itp., jeżeli ich przekrój jest nie mniejszy niż wartości przewidziane dla konwencjonalnych piorunochronów;
d) metalowych rur i zbiorników technologicznych, jeżeli są wykonane z metalu o grubości co najmniej 2,5 mm i penetracja lub przepalenie tego metalu nie spowoduje niebezpiecznych lub niedopuszczalnych skutków;
e) metalowe rury i zbiorniki, jeżeli są wykonane z metalu o grubości co najmniej T, podane w tabeli. 3.2, oraz jeżeli wzrost temperatury wewnątrz obiektu w miejscu uderzenia pioruna nie stwarza zagrożenia.
Tabela 3.2 – Grubość dachu, rury lub korpusu zbiornika, działające jak naturalny piorunochron
3.2.2. Przewody dolne
3.2.2.1. Uwagi ogólne
W celu zmniejszenia prawdopodobieństwa powstania niebezpiecznego iskrzenia przewody odprowadzające powinny być usytuowane w taki sposób, aby pomiędzy miejscem zniszczenia a ziemią:
a) prąd rozłożony wzdłuż kilku równoległych ścieżek;
b) długość tych ścieżek została ograniczona do minimum.
3.2.2.2. Lokalizacja przewodów odprowadzających w urządzeniach odgromowych odizolowanych od chronionego obiektu
Jeżeli piorunochron składa się z prętów zainstalowanych na oddzielnych wspornikach (lub jednym wsporniku), dla każdego wspornika należy przewidzieć co najmniej jeden przewód odprowadzający.
Jeżeli piorunochron składa się z oddzielnych poziomych przewodów (kable) lub jednego przewodu (kabel), na każdym końcu kabla wymagany jest co najmniej jeden przewód odprowadzający.
Jeżeli piorunochron jest konstrukcją siatkową zawieszoną nad obiektem chronionym, dla każdej jego podpory wymagany jest co najmniej jeden przewód odprowadzający. Całkowita liczba przewodów odprowadzających musi wynosić co najmniej dwa.
3.2.2.3. Lokalizacja przewodów odprowadzających dla nieizolowanych urządzeń odgromowych
Przewody odprowadzające rozmieszczone są wzdłuż obwodu chronionego obiektu w taki sposób, aby średnia odległość między nimi była nie mniejsza niż wartości podane w tabeli. 3.3.
Przewody odprowadzające połączone są poziomymi pasami przy powierzchni terenu i co 20 m na wysokości budynku.
Tabela 3.3 - Średnie odległości między przewodami odprowadzającymi w zależności od poziomu ochrony
| Poziom ochrony | Średnia odległość, m |
3.2.2.4. Instrukcje dotyczące rozmieszczenia przewodów odprowadzających
Pożądane jest, aby przewody odprowadzające były równomiernie rozmieszczone wzdłuż obwodu chronionego obiektu. Jeśli to możliwe, układa się je w pobliżu narożników budynków.
Przewody odprowadzające, które nie są izolowane od chronionego obiektu, układa się w następujący sposób:
jeżeli ściana jest wykonana z materiału niepalnego, przewody odprowadzające można zamocować na powierzchni ściany lub przeprowadzić przez ścianę;
jeżeli ściana wykonana jest z materiału palnego, przewody odprowadzające mogą być mocowane bezpośrednio do powierzchni ściany, tak aby wzrost temperatury podczas przepływu prądu piorunowego nie stanowił zagrożenia dla materiału ściany;
jeżeli ściana wykonana jest z materiału palnego i wzrost temperatury przewodów odprowadzających jest dla niej niebezpieczny, przewody odprowadzające należy umieścić w taki sposób, aby odległość między nimi a chronionym obiektem zawsze przekraczała 0,1 m. Uchwyty metalowe do mocowania przewodów odprowadzających może stykać się ze ścianą.
W rurach spustowych nie należy układać przewodów odprowadzających. Zaleca się prowadzenie przewodów odprowadzających w jak największej odległości od drzwi i okien.
Przewody odprowadzające układa się w liniach prostych i pionowych tak, aby droga do ziemi była jak najkrótsza. Nie zaleca się układania przewodów w postaci pętli.
3.2.2.5. Naturalne elementy przewodów odprowadzających
Następujące elementy konstrukcyjne budynków można uznać za naturalne przewody odprowadzające:
a) konstrukcje metalowe pod warunkiem, że:
ciągłość elektryczna między różnymi elementami jest trwała i spełnia wymagania pkt 3.2.4.2;
mają wymiary nie mniejsze niż wymagane dla specjalnie przewidzianych przewodów odprowadzających;
konstrukcje metalowe mogą mieć powłokę izolacyjną;
b) metalowa rama budynku lub konstrukcji;
c) wzajemnie połączone zbrojenie stalowe budynku lub konstrukcji;
d) części elewacji, elementów profilowanych oraz metalowych konstrukcji nośnych elewacji pod warunkiem, że:
ich wymiary odpowiadają wytycznym dla przewodów odprowadzających, a ich grubość wynosi co najmniej 0,5 mm;
uważa się, że zbrojenie metalowe konstrukcji żelbetowych zapewnia ciągłość elektryczną, jeżeli spełnia następujące warunki:
Około 50% połączeń prętów pionowych i poziomych wykonuje się przez spawanie lub ma połączenie sztywne (mocowanie śrubowe, drutowanie);
Zapewniona jest ciągłość elektryczna między stalowym zbrojeniem różnych prefabrykowanych bloków betonowych a zbrojeniem bloczków betonowych przygotowanych na miejscu.
Nie ma potrzeby układania pasów poziomych, jeżeli jako przewody odprowadzające zastosowano metalowe ramy budynku lub stalowe zbrojenie żelbetowe.
3.2.3. Uziemniki
3.2.3.1. Uwagi ogólne
We wszystkich przypadkach, z wyjątkiem zastosowania piorunochronu wolnostojącego, uziom odgromowy należy łączyć z uziomami instalacji elektrycznych i środków łączności. W przypadku konieczności rozdzielenia tych uziemników z przyczyn technologicznych należy je połączyć we wspólny układ za pomocą układu wyrównania potencjałów.
3.2.3.2. Specjalnie ułożone elektrody uziemiające
Zaleca się stosowanie następujących rodzajów uziomów: jeden lub więcej obwodów, elektrody pionowe (lub nachylone), elektrody rozbieżne promieniowo lub pętla uziemiająca ułożona na dnie wykopu, siatki uziemiające.
Głęboko zakopane elektrody uziemiające są skuteczne, jeśli rezystywność gruntu maleje wraz z głębokością, a na dużych głębokościach okazuje się znacznie mniejsza niż na poziomie zwykłej lokalizacji.
Przewód uziemiający w postaci zewnętrznego konturu układa się korzystnie na głębokości co najmniej 0,5 m od powierzchni ziemi iw odległości co najmniej 1 m od ścian. Elektrody uziemiające muszą znajdować się na głębokości co najmniej 0,5 m poza chronionym obiektem i być możliwie równomiernie rozmieszczone; w takim przypadku należy dążyć do minimalizacji ich wzajemnego ekranowania.
Głębokość ułożenia i rodzaj uziomów dobiera się pod warunkiem zapewnienia minimalnej korozji oraz jak najmniejszych sezonowych wahań rezystancji uziemienia w wyniku wysychania i zamarzania gruntu.
3.2.3.3. Naturalne elektrody uziemiające
Połączone zbrojenie żelbetowe lub inne podziemne konstrukcje metalowe, które spełniają wymagania punktu 3.2.2.5, mogą być używane jako elektrody uziemiające. Jeżeli jako elektrody uziemiające stosuje się zbrojenie żelbetowe, stawia się zwiększone wymagania na miejsca jego połączeń, aby wykluczyć mechaniczne zniszczenie betonu. W przypadku zastosowania betonu sprężonego należy wziąć pod uwagę możliwe skutki przepływu prądu piorunowego, który może spowodować niedopuszczalne obciążenia mechaniczne.
3.2.4. Mocowanie i łączenie elementów zewnętrznego LSM
3.2.4.1. Zapięcie
Piorunochrony i przewody odprowadzające są sztywno zamocowane w taki sposób, aby wykluczyć jakiekolwiek zerwanie lub poluzowanie mocowania przewodów pod działaniem sił elektrodynamicznych lub przypadkowych wpływów mechanicznych (na przykład pod wpływem podmuchu wiatru lub opadającej warstwy śniegu) .
3.2.4.2. Znajomości
Liczba połączeń przewodów jest zredukowana do minimum. Połączenia są wykonywane przez spawanie, lutowanie, możliwe jest również włożenie w uchwyt zaciskowy lub przykręcenie śrubami.
3.3. DOBÓR PRZEWODÓW ODGROMOWYCH
3.3.1. Uwagi ogólne
Wybór rodzaju i wysokości piorunochronu dokonywany jest na podstawie wartości wymaganej niezawodności Rs. Obiekt uważa się za chroniony, jeżeli suma wszystkich jego piorunochronów zapewnia co najmniej niezawodność ochrony Rs.
We wszystkich przypadkach system ochrony przed bezpośrednim uderzeniem pioruna dobierany jest tak, aby maksymalnie wykorzystać naturalne piorunochrony, aw przypadku gdy ochrona przez nie zapewniona jest niewystarczająca - w połączeniu ze specjalnie montowanymi piorunochronami.
Generalnie doboru piorunochronów należy dokonać za pomocą odpowiednich programów komputerowych, które mogą obliczyć strefy ochronne lub prawdopodobieństwo przebicia pioruna w obiekt (zespół obiektów) o dowolnej konfiguracji z dowolnym rozmieszczeniem niemal dowolnej liczby piorunochronów różnych typów.
Ceteris paribus, wysokość piorunochronu można zmniejszyć, stosując konstrukcje kablowe zamiast konstrukcji prętowych, zwłaszcza gdy są one zawieszone wzdłuż zewnętrznego obwodu obiektu.
Jeżeli ochronę obiektu zapewniają najprostsze piorunochrony (pojedynczy pręt, pojedynczy kabel, podwójny pręt, podwójny kabel, kabel zamknięty), wymiary piorunochronu można określić za pomocą stref ochronnych określonych w niniejszej normie.
W przypadku projektowania instalacji odgromowych dla zwykłego przedmiotu, możliwe jest wyznaczenie stref ochronnych metodą kąta ochronnego lub toczącej się kuli zgodnie z normą Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC 1024), pod warunkiem, że wymagania obliczeniowe Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej są bardziej rygorystyczne niż wymagania niniejszej Instrukcja.
3.3.2. Typowe strefy ochronne piorunochronów prętowych i drutowych
3.3.2.1. Strefy ochronne pojedynczego piorunochronu
Standardowa strefa ochronna piorunochronu jednoprętowego o wysokości H jest wysokością stożka kołowego H 0 < H, którego wierzchołek pokrywa się z pionową osią piorunochronu (ryc. 3.1). Wymiary strefy określają dwa parametry: wysokość stożka H 0 i promień stożka na poziomie gruntu R 0 .
Podane poniżej wzory obliczeniowe (tabela 3.4) są odpowiednie dla piorunochronów o wysokości do 150 m. Dla piorunochronów wyższych należy zastosować specjalną metodę obliczeniową.
Tabela 3.4 - Obliczanie strefy ochronnej pojedynczego piorunochronu
| Niezawodność ochrony P | Wysokość piorunochronu H, M | Wysokość stożka H 0 , m | Promień stożka R 0 , m |
| od 100 do 150 | H |
||
| od 30 do 100 | H |
||
| od 100 do 150 | H | ||
| od 30 do 100 | H | H |
|
| od 100 do 150 | H | H |
Rysunek 3.1 - Strefa ochronna pojedynczego piorunochronu
Dla strefy ochronnej o wymaganej niezawodności (ryc. 3.1) promień przekroju poziomego r x na wysokości h x jest określony wzorem:
. (3.1)
3.3.2.2. Strefy ochronne pojedynczego piorunochronu
Standardowe strefy ochronne piorunochronu jednodrutowego o wysokości H ograniczone symetrycznymi powierzchniami szczytowymi tworzącymi trójkąt równoramienny w przekroju pionowym z wierzchołkiem na wysokości H 0 < H i baza na poziomie gruntu 2 R 0 (Rys. 3.2).
Poniższe wzory obliczeniowe (Tabela 3.5) są odpowiednie dla piorunochronów o wysokości do 150 m. Dla wyższych wysokości należy zastosować specjalne oprogramowanie. Tutaj i poniżej H rozumiana jest jako minimalna wysokość kabla nad poziomem gruntu (z uwzględnieniem ugięcia).
połowa szerokości r x strefy ochronne o wymaganej niezawodności (ryc. 3.2) na wysokości h x z powierzchni ziemi określa wyrażenie:
. (3.2)
Rysunek 3.2 - Strefa ochrony pojedynczego piorunochronu drutowego
Jeżeli konieczne jest zwiększenie objętości chronionej, do końców strefy ochronnej samego piorunochronu drutowego można dodać strefy ochronne podpór łożyskowych, które oblicza się według wzorów piorunochronów jednoprętowych przedstawionych w tabeli. 3.4. W przypadku dużych zwisów kabli, np. na napowietrznych liniach elektroenergetycznych, zaleca się obliczenie przewidywanego prawdopodobieństwa przebicia pioruna metodami programowymi, ponieważ budowa stref ochronnych według minimalnej wysokości kabla w przęśle może prowadzić do nieuzasadnionych koszty.
Tabela 3.5 — Obliczanie strefy ochronnej pojedynczego piorunochronu z drutu trakcyjnego
| Niezawodność ochrony P | Wysokość piorunochronu H, M | Wysokość stożka H 0 , m | Promień stożka R 0 , m |
| od 30 do 100 | H |
||
| od 100 do 150 | H |
||
| od 30 do 100 | H | H |
|
| od 100 do 150 | H | H |
3.3.2.3. Strefy ochronne podwójnego piorunochronu
Piorunochron jest uważany za podwójny, gdy odległość między piorunochronami Ł Ł
Konfiguracja odcinków pionowych i poziomych standardowych stref ochronnych piorunochronu dwuprętowego (wys H i odległość Ł między piorunochronami) pokazano na ryc. 3.3. Budowa zewnętrznych obszarów stref podwójnego piorunochronu (półstożki o wym H 0 , R 0) wykonuje się według wzorów z tabeli 3.6 dla piorunochronów prętowych.
Rysunek 3.3 - Strefa ochronna piorunochronu dwuprętowego
H 0 i H s, z których pierwszy określa maksymalną wysokość strefy bezpośrednio przy piorunochronach, a drugi minimalną wysokość strefy pośrodku między piorunochronami. Z odległością między piorunochronami Ł £ Ł c granica strefy nie ma ugięcia ( H do = H 0). Na odległości Ł z £ Ł³ Ł wysokość H Z jest określony przez wyrażenie
. (3.3)
Ł m ah i Ł c są obliczane zgodnie ze wzorami empirycznymi z tabeli. 3.6, odpowiedni dla piorunochronów o wysokości do 150 m. Dla wyższych wysokości piorunochronów należy użyć specjalnego oprogramowania.
Wymiary przekrojów poziomych strefy obliczane są według następujących wzorów, wspólnych dla wszystkich stopni niezawodności zabezpieczenia:
maksymalna szerokość połowy strefy rx w przekroju poziomym na wysokości h x:
; (3.4)
długość odcinka poziomego l x wł wysokość h x ³ H Z:
i o godz h x < H Z l x \u003d l / 2;
szerokość przekroju poziomego w środku między piorunochronami 2 r cx na wysokości h x £ H Z:
. (3.6)
Tabela 3.6 - Obliczanie parametrów strefy ochronnej piorunochronu dwuprętowego
| Niezawodność ochrony P | Wysokość piorunochronu H, M | Ł maks. m | Ł cm |
| od 30 do 100 | H | ||
| od 100 do 150 | |||
| od 30 do 100 | H | H |
|
| od 100 do 150 | |||
| od 30 do 100 | H | H |
|
| od 100 do 150 |
3.3.2.4. Strefy ochronne piorunochronu dwużyłowego
Piorunochron jest uważany za podwójny, gdy odległość między kablami Ł nie przekracza wartości granicznej Ł m ah. W przeciwnym razie oba piorunochrony są traktowane jako pojedyncze.
Konfiguracja odcinków pionowych i poziomych standardowych stref ochronnych piorunochronu dwudrutowego (wys H i rozstaw kabli Ł) pokazano na ryc. 3.4. Konstrukcja zewnętrznych obszarów stref (dwie powierzchnie wiaty o wym H 0 , r o) wykonuje się według wzorów z tabeli 3.5 dla piorunochronów jednodrutowych.
Wymiary obszarów wewnętrznych są określane przez parametry H 0 i H c, z których pierwszy określa maksymalną wysokość strefy bezpośrednio przy kablach, a drugi minimalną wysokość strefy pośrodku między kablami. Z odległością między kablami Ł £ Ł z granicą strefy nie ma ugięcia ( H do = H 0). Na odległości Ł z £ Ł³ Ł wysokość H Z jest określony przez wyrażenie
. (3.7)
Rycina 3.4 – Strefa ochronna piorunochron z podwójnym drutem
Wliczone odległości Ł maks i Ł c są obliczane zgodnie ze wzorami empirycznymi z tabeli. 3.7, nadaje się do kabli o wysokości podwieszenia do 150 m. Przy większej wysokości piorunochronów należy zastosować specjalne oprogramowanie.
Długość poziomego odcinka strefy ochronnej na wysokości h x określone wzorami:
Na . (3.8)
W celu zwiększenia objętości chronionej można nałożyć strefę ochrony podpór z kablami na obszar piorunochronu dwużyłowego, który jest zbudowany jako strefa piorunochronu dwuprętowego, jeżeli odległość Ł mniej między podporami Ł m ah, obliczone według wzorów z tabeli. 3.6. W przeciwnym razie podpory należy traktować jako pojedyncze piorunochrony.
Gdy kable nie są równoległe lub mają różną wysokość lub ich wysokość zmienia się na całej długości przęsła, należy użyć specjalnego oprogramowania do oceny niezawodności ich ochrony. To samo zaleca się również przy dużych zwisach kabli w przęśle, aby uniknąć nadmiernych marginesów dla niezawodności ochrony.
Tabela 3.7 - Obliczanie parametrów strefy ochronnej piorunochronu dwudrutowego
| Niezawodność ochrony P | Wysokość piorunochronu H, M | Ł maks. m | Ł cm |
| od 30 do 100 | H |
||
| od 100 do 150 | H | H |
|
| od 30 do 100 | H | H |
|
| od 100 do 150 | H | H |
3.3.2.5 Strefy ochronne piorunochronu z drutu zamkniętego
Wzory obliczeniowe z punktu 3.3.2.5 można wykorzystać do określenia wysokości zawieszenia piorunochronu z drutu zamkniętego, przeznaczonego do ochrony obiektów o wymaganej niezawodności o wysokości H 0 < 30m posadowiony na prostokątnym terenie S 0 w wewnętrznej objętości strefy przy minimalnym przesunięciu poziomym między piorunochronem a obiektem równym D(Rys. 3.5). Wysokość podwieszenia kabla oznacza minimalną odległość kabla od powierzchni gruntu, uwzględniającą ewentualne zwisy w okresie letnim.
Rycina 3.5 – Strefa ochronna kabel zamknięty piorunochron
Do obliczeń H używane jest wyrażenie:
H = A+ Â×h 0 , (3,9)
w którym stałe A I W wyznaczane są w zależności od poziomu niezawodności zabezpieczenia według wzorów:
a) niezawodność ochrony P 3 = 0,99
b) niezawodność ochrony P 3 = 0,999
Obliczone wskaźniki są ważne, gdy D> 5 m. Praca z mniejszymi poziomymi przemieszczeniami kabla nie jest wskazana ze względu na duże prawdopodobieństwo wystąpienia odwrotnych wyładowań atmosferycznych od kabla do chronionego obiektu. Ze względów ekonomicznych piorunochrony z drutem zamkniętym nie są zalecane, gdy wymagana niezawodność ochrony jest mniejsza niż 0,99.
Jeśli wysokość obiektu przekracza 30 m, wysokość piorunochronu z drutu zamkniętego jest określana za pomocą oprogramowania. To samo należy zrobić dla zamkniętego konturu o złożonym kształcie.
Po dobraniu wysokości piorunochronów zgodnie z ich strefami ochronnymi, zaleca się komputerowe sprawdzenie rzeczywistego prawdopodobieństwa przebicia, a w przypadku dużego marginesu bezpieczeństwa dokonanie korekty poprzez ustawienie niższej wysokości piorunochronów .
Poniżej przedstawiono zasady wyznaczania stref ochronnych dla obiektów o wysokości do 60 m określone w normie IEC (IEC 1024-1-1). Podczas projektowania można wybrać dowolną metodę zabezpieczenia, jednak praktyka pokazuje możliwość zastosowania poszczególnych metod w następujących przypadkach:
metodę kąta ochronnego stosuje się w przypadku konstrukcji o prostej formie lub małych fragmentów dużych konstrukcji;
metoda fikcyjnej kuli, odpowiednia dla struktur o złożonym kształcie;
stosowanie siatki ochronnej jest wskazane w ogólnym przypadku, a zwłaszcza do ochrony powierzchni.
w tabeli. 3.8 dla poziomów ochrony I - IV podano wartości kątów na górze strefy ochronnej, promienie fikcyjnej kuli oraz maksymalny dopuszczalny krok komórki siatki.
Tabela 3.8 – Parametry do obliczeń piorunochronów zgodnie z zaleceniami IEC
| Poziom ochrony | Fikcyjny promień kuli R, M | Narożnik A° , na szczycie piorunochronu dla budynków o różnej wysokości H, M | Rozstaw komórek siatki, m |
|||
| * W takich przypadkach zastosowanie mają tylko siatki lub atrapy kul. |
||||||
Piorunochrony prętowe, maszty i kable umieszcza się tak, aby wszystkie części konstrukcji znajdowały się w strefie ochronnej utworzonej pod kątem a do pionu. Kąt ochronny dobiera się zgodnie z tabelą. 3.8 i H to wysokość piorunochronu nad powierzchnią, która ma być chroniona.
Metoda narożnika ochronnego nie jest stosowana, jeśli H większy niż promień fikcyjnej kuli określony w tabeli. 3.8 dla odpowiedniego poziomu ochrony.
Metodę fikcyjnej kuli stosuje się do określenia strefy ochronnej dla części lub obszarów konstrukcji, gdy zgodnie z tabelą. 3.4 wyklucza się określenie strefy ochronnej przez kąt ochronny. Obiekt uważa się za chroniony, jeżeli fikcyjna kula, stykająca się z powierzchnią piorunochronu i płaszczyzną, na której jest on zainstalowany, nie ma punktów wspólnych z przedmiotem chronionym.
Siatka chroni powierzchnię, jeśli spełnione są następujące warunki:
przewody siatkowe przechodzą wzdłuż krawędzi dachu, dach wystaje poza gabaryty budynku;
przewód siatkowy biegnie wzdłuż kalenicy, jeżeli nachylenie dachu przekracza 1/10;
boczne powierzchnie konstrukcji na poziomach wyższych niż promień fikcyjnej kuli (patrz tabela 3.8) są chronione przez piorunochrony lub siatki;
wymiary komórki siatki są nie większe niż podane w tabeli. 3,8;
siatka jest wykonana w taki sposób, aby prąd piorunowy zawsze miał co najmniej dwie różne drogi do uziomu; żadne metalowe części nie powinny wystawać poza zewnętrzne obrysy siatki.
Przewody siatkowe należy układać jak najkrócej.
3.3.4. Ochrona metalowych linii przesyłowych kabli elektrycznych magistrali i wewnątrzstrefowych sieci komunikacyjnych
3.3.4.1. Zabezpieczenia nowoprojektowanych linii kablowych
Na nowo zaprojektowanych i przebudowywanych liniach kablowych sieci szkieletowych i międzystrefowych * należy bezwzględnie zapewnić środki ochronne na tych odcinkach, w których prawdopodobna gęstość uszkodzeń (prawdopodobna liczba niebezpiecznych uderzeń piorunów) przekracza dopuszczalną wartość wskazaną w tabeli. 3.9.
* Sieci szkieletowe - sieci do przesyłania informacji na duże odległości;
sieci wewnątrzstrefowe - sieci do przesyłania informacji między ośrodkami regionalnymi i okręgowymi.
Tabela 3.9 – Dopuszczalna liczba niebezpiecznych uderzeń pioruna na 100 km trasy rocznie dla elektrycznych kabli komunikacyjnych
3.3.4.2. Zabezpieczenie nowych linii położonych w pobliżu istniejących
Jeżeli projektowana linia kablowa przebiega w pobliżu istniejącej linii kablowej i znana jest rzeczywista liczba uszkodzeń tej ostatniej podczas jej eksploatacji przez okres co najmniej 10 lat, to przy projektowaniu ochrony kabli przed wyładowaniami atmosferycznymi należy przyjąć normę dotyczącą dopuszczalnej gęstość uszkodzeń powinna uwzględniać różnicę pomiędzy rzeczywistym a obliczonym uszkodzeniem istniejącej linii kablowej.
W tym przypadku dopuszczalna gęstość N 0 uszkodzeń projektowanej linii kablowej uzyskuje się mnożąc dopuszczalną gęstość z tabeli. 3,9 na współczynnik obliczony np i rzeczywiste str. f uszkodzenia istniejącego kabla od wyładowań atmosferycznych na 100 km trasy rocznie:
.
3.3.4.3. Ochrona istniejących linii kablowych
Na istniejących liniach kablowych stosuje się środki ochronne w miejscach, w których wystąpiły wyładowania atmosferyczne, a długość odcinka chronionego jest uzależniona od warunków terenowych (długość wzniesienia lub odcinka o podwyższonej rezystywności gruntu itp.), ale co najmniej 100 m z każdej strony urazu. W tych przypadkach planuje się ułożenie przewodów odgromowych w ziemi. Jeżeli linia kablowa posiadająca już zabezpieczenie ulegnie uszkodzeniu, to po usunięciu uszkodzenia sprawdzany jest stan środków odgromowych i dopiero po tym podejmowana jest decyzja o wyposażeniu w dodatkowe zabezpieczenia w postaci ułożenia kabli lub wymiany istniejącego kabla z większą odpornością na wyładowania atmosferyczne. Prace zabezpieczające należy wykonać niezwłocznie po usunięciu szkód spowodowanych piorunem.
3.3.5. Ochrona światłowodowych linii transmisyjnych magistrali i wewnątrzstrefowych sieci komunikacyjnych
3.3.5.1. Dopuszczalna liczba niebezpiecznych uderzeń pioruna w linie światłowodowe szkieletowych i wewnątrzstrefowych sieci komunikacyjnych
Na projektowanych światłowodowych liniach transmisyjnych szkieletowych i wewnątrzstrefowych sieci komunikacyjnych obowiązkowe są środki ochrony przed uszkodzeniem przez wyładowania atmosferyczne w obszarach, w których prawdopodobna liczba niebezpiecznych uderzeń pioruna (prawdopodobna gęstość uszkodzeń) w kable przekracza dopuszczalną liczbę wskazaną w tabeli . 3.10.
Tabela 3.10 – Dopuszczalna liczba niebezpiecznych uderzeń pioruna na 100 km trasy rocznie dla optycznych kabli komunikacyjnych
Przy projektowaniu światłowodowych linii transmisyjnych przewiduje się stosowanie kabli o kategorii odporności na wyładowania atmosferyczne nie niższej niż podane w tabeli. 3.11, w zależności od przeznaczenia kabli i warunków ułożenia. W takim przypadku podczas układania kabli na otwartych przestrzeniach środki ochronne mogą być wymagane niezwykle rzadko, tylko na obszarach o wysokiej rezystywności gruntu i zwiększonej aktywności wyładowań atmosferycznych.
3.3.5.3. Ochrona istniejących linii światłowodowych
Na istniejących optycznych liniach transmisyjnych stosuje się środki ochronne w miejscach, w których wystąpiły wyładowania atmosferyczne, a długość chronionego odcinka jest uzależniona od warunków terenowych (długość wzniesienia lub odcinka o podwyższonej rezystywności gruntu itp.) , ale musi znajdować się co najmniej 100 m w każdym kierunku od miejsca uszkodzenia. W takich przypadkach konieczne jest zapewnienie ułożenia przewodów ochronnych.
Prace przy wyposażeniu środków ochronnych należy prowadzić niezwłocznie po usunięciu uszkodzeń spowodowanych piorunem.
3.3.6. Zabezpieczenie przed uderzeniem pioruna elektrycznych i optycznych kabli komunikacyjnych układanych na terenie osiedla
Podczas układania kabli na obszarze zaludnionym, z wyjątkiem przypadków przekraczania i zbliżania się do linii napowietrznych o napięciu 110 kV i wyższym, ochrona przed uderzeniem pioruna nie jest zapewniona.
3.3.7. Zabezpieczenie kabli ułożonych na skraju lasu, w pobliżu wydzielonych drzew, podpór, masztów
Zabezpieczenie kabli komunikacyjnych ułożonych wzdłuż skraju lasu, a także w pobliżu obiektów o wysokości powyżej 6 m (drzewa wolnostojące, podpory linii komunikacyjnych, linie energetyczne, maszty piorunochronów itp.) jest zapewnione, jeżeli odległość między kablem a obiektem (lub jego częścią podziemną) mniejszą niż odległości podane w tabeli. 3.12 dla różnych wartości rezystywności uziemienia.
Tabela 3.12 - Dopuszczalne odległości między kablem a pętlą uziemienia (wspornikiem)
4. OCHRONA PRZED WTÓRNYM SKUTKIEM PIORUNU
4.1. POSTANOWIENIA OGÓLNE
W rozdziale 4 określono podstawowe zasady ochrony instalacji elektrycznych i elektronicznych przed wtórnymi skutkami wyładowań atmosferycznych, uwzględniając zalecenie IEC (normy IEC 61312). Systemy te są wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu, które wykorzystują dość skomplikowany i kosztowny sprzęt. Są bardziej wrażliwe na wyładowania atmosferyczne niż poprzednie generacje, dlatego należy podjąć specjalne środki w celu ochrony ich przed niebezpiecznymi skutkami wyładowań atmosferycznych.
4.2. STREFY OCHRONY ODGROMOWEJ
Przestrzeń, w której znajdują się instalacje elektryczne i elektroniczne musi być podzielona na strefy o różnym stopniu ochrony. Strefy charakteryzują się znaczną zmianą parametrów elektromagnetycznych na granicach. Ogólnie rzecz biorąc, im wyższy numer strefy, tym niższe wartości parametrów pól elektromagnetycznych, prądów napięciowych w przestrzeni strefy.
Strefa 0 to strefa, w której każdy obiekt jest narażony na bezpośrednie uderzenie pioruna i dlatego może przez nią przepływać pełny prąd pioruna. W tym regionie pole elektromagnetyczne ma maksymalną wartość.
Strefa 0 E - strefa, w której obiekty nie są narażone na bezpośrednie uderzenie pioruna, ale pole elektromagnetyczne nie ulega osłabieniu i również ma maksymalną wartość.
Strefa 1 - strefa, w której obiekty nie są narażone na bezpośrednie uderzenie pioruna, a prąd we wszystkich elementach przewodzących wewnątrz strefy jest mniejszy niż w strefie 0 E; w tym obszarze pole elektromagnetyczne może zostać osłabione przez ekranowanie.
Inne strefy - te strefy są ustawiane, jeśli wymagane jest dalsze zmniejszenie prądu i/lub osłabienie pola elektromagnetycznego; wymagania dotyczące parametrów stref określa się zgodnie z wymaganiami ochrony poszczególnych stref obiektu.
Ogólne zasady podziału chronionej przestrzeni na strefy odgromowe przedstawiono na rys. 4.1.
Rysunek 4.1 - Strefy ochrony przed uderzeniem Błyskawica
Na granicach stref należy podjąć działania mające na celu osłonięcie i połączenie wszystkich metalowych elementów oraz komunikacji przekraczającej granicę.
Dwie odseparowane przestrzennie strefy 1 mogą tworzyć wspólną strefę za pomocą ekranowanego połączenia (rys. 4.2).
Rysunek 4.2 — Łączenie dwóch stref
4.3. EKRANIZACJA
Ekranowanie jest głównym sposobem zmniejszenia zakłóceń elektromagnetycznych.
Metalowa konstrukcja konstrukcji budynku jest lub może służyć jako ekran. Taką konstrukcję ekranową tworzą np. stalowe zbrojenia dachu, ścian, stropów budynku, a także metalowe części dachu, elewacji, ramy stalowe, kraty. Ta konstrukcja ekranująca tworzy ekran elektromagnetyczny z otworami (dzięki oknom, drzwiom, otworom wentylacyjnym, rozstawom oczek w okuciach, szczelinom w metalowej elewacji, otworom na linie energetyczne itp.). Aby ograniczyć wpływ pól elektromagnetycznych, wszystkie metalowe elementy obiektu są ze sobą połączone elektrycznie i podłączone do instalacji odgromowej (rys. 4.3).
Rysunek 4.3 - Przestrzenny ekran zbrojenia stalowego
Jeśli kable przechodzą między sąsiednimi obiektami, elektrody uziemiające tych ostatnich są połączone, aby zwiększyć liczbę równoległych przewodów, a dzięki temu zmniejszyć prądy w kablach. Wymóg ten dobrze spełnia system uziemienia w postaci siatki. Aby zredukować indukowany hałas, możesz użyć:
ekranowanie zewnętrzne;
racjonalne układanie linii kablowych;
ekranowanie linii energetycznych i komunikacyjnych.
Wszystkie te czynności mogą być wykonywane jednocześnie.
Jeżeli wewnątrz chronionej przestrzeni znajdują się kable ekranowane, ich ekrany są podłączone do instalacji odgromowej na obu końcach oraz na granicach stref.
Kable biegnące od jednego obiektu do drugiego układane są na całej długości w metalowych rurach, skrzynkach siatkowych lub skrzynkach żelbetowych z okuciami siatkowymi. Metalowe elementy rur, kanałów i ekranów kablowych są podłączone do określonych wspólnych szyn obiektowych. Nie wolno stosować metalowych kanałów lub korytek, jeśli ekrany kabli są w stanie wytrzymać spodziewany prąd piorunowy.
4.4. ZNAJOMOŚCI
Połączenia elementów metalowych są niezbędne w celu zmniejszenia różnicy potencjałów między nimi wewnątrz chronionego obiektu. Połączenia znajdujące się wewnątrz przestrzeni chronionej i przekraczające granice stref ochrony odgromowej elementów i instalacji metalowych wykonuje się na granicach stref. Połączenia należy wykonać za pomocą specjalnych przewodów lub zacisków, aw razie potrzeby za pomocą urządzeń przeciwprzepięciowych.
4.4.1. Połączenia na granicach stref
Wszystkie przewody dochodzące do obiektu z zewnątrz są podłączone do instalacji odgromowej.
Jeśli zewnętrzne przewody, kable zasilające lub kable komunikacyjne wchodzą do obiektu w różnych punktach, a zatem istnieje kilka wspólnych szyn zbiorczych, te ostatnie są połączone najkrótszą drogą z zamkniętą pętlą uziemienia lub wzmocnieniem konstrukcyjnym i metalową okładziną zewnętrzną (jeśli występuje). Jeśli nie ma zamkniętej pętli uziemienia, te wspólne szyny są podłączone do oddzielnych elektrod uziemiających i połączone zewnętrznym przewodem pierścieniowym lub pękniętym pierścieniem. Jeśli zewnętrzne przewody wchodzą do obiektu nad ziemią, wspólne szyny zbiorcze są podłączone do poziomego przewodu pierścieniowego wewnątrz lub na zewnątrz ścian. Ten przewodnik z kolei jest podłączony do dolnych przewodów i złączek.
Przewody i kable wprowadzane do obiektu na poziomie gruntu zaleca się podłączać do instalacji odgromowej na tym samym poziomie. Wspólna szyna w miejscu wprowadzenia kabli do budynku znajduje się jak najbliżej uziomu i osprzętu konstrukcji, z którą jest połączona.
Przewód oczkowy podłącza się do kształtek lub innych elementów ekranujących, jak np. okładziny metalowe, co 5 m. Minimalny przekrój elektrod miedzianych lub stalowych ocynkowanych wynosi 50 mm 2 .
Szyny uniwersalne dla obiektów z systemami teleinformatycznymi, gdzie wpływ prądów piorunowych ma być zminimalizowany, powinny być wykonane z płyt metalowych z dużą ilością połączeń z oprawami lub innymi elementami ekranującymi.
Dla połączeń stykowych i urządzeń przeciwprzepięciowych znajdujących się na granicach stref 0 i 1 obowiązują parametry prądowe określone w tab. 2.3. Jeśli jest kilka przewodów, należy wziąć pod uwagę rozkład prądów wzdłuż przewodów.
Dla przewodów i kabli wchodzących do obiektu na poziomie gruntu szacowana jest część prądu piorunowego, który przewodzą.
Przekroje przewodów łączących określa się zgodnie z tabelą. 4.1 i 4.2. Tabelę 4.1 stosuje się, jeśli przez element przewodzący przepływa więcej niż 25% prądu pioruna, a tabelę 4.2, jeśli mniej niż 25%.
Tabela 4.1 - Przekroje przewodów, przez które przepływa większość prądu liniowego
Tabela 4.2 - Przekroje przewodów, przez które przepływa niewielka część prądu liniowego
Ogranicznik przepięć dobiera się tak, aby wytrzymać część prądu piorunowego, ograniczyć przepięcia i przerwać prądy następcze po impulsach głównych.
Maksymalne przepięcie u m ah przy wejściu do obiektu jest skoordynowany z napięciem wytrzymywanym systemu.
Cenić u max została zminimalizowana, linie są podłączone do wspólnej szyny przewodami o minimalnej długości.
Wszystkie elementy przewodzące, takie jak linie kablowe przecinające granice stref odgromowych, są połączone na tych granicach. Połączenie odbywa się na wspólnej magistrali, do której podłączone są również ekrany i inne metalowe elementy (na przykład obudowy sprzętu).
W przypadku zacisków zaciskowych i ograniczników przepięć wartości prądu są oceniane indywidualnie dla każdego przypadku. Maksymalne przepięcie na każdej granicy jest skoordynowane z napięciem wytrzymywanym systemu. Urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej na granicach różnych stref są również skoordynowane pod względem charakterystyki energetycznej.
4.4.2. Połączenia wewnątrz chronionego woluminu
Wszystkie wewnętrzne elementy przewodzące znacznych rozmiarów, takie jak szyny windy, dźwigi, metalowe podłogi, metalowe ościeżnice drzwi, rury, korytka kablowe, są podłączone do najbliższej wspólnej szyny zbiorczej lub innego wspólnego elementu łączącego najkrótszą drogą. Pożądane są również dodatkowe połączenia elementów przewodzących.
Przekroje przewodów łączących podano w tabeli. 4.2. Przyjmuje się, że tylko niewielka część prądu piorunowego przepływa przez przewody łączące.
Wszystkie otwarte przewodzące części systemów informatycznych są połączone w jedną sieć. W szczególnych przypadkach taka sieć może nie mieć połączenia z przewodem uziemiającym.
Istnieją dwa sposoby podłączenia metalowych części systemów informatycznych, takich jak obudowy, obudowy czy ramy, do systemu uziomów.
Pierwsza podstawowa konfiguracja połączeń wykonanych w postaci układu promieniowego lub w postaci siatki.
Podczas korzystania z systemu promieniowego wszystkie jego metalowe części są całkowicie odizolowane od elektrody uziemiającej, z wyjątkiem jedynego punktu połączenia z nią. Zazwyczaj taki system stosuje się w przypadku stosunkowo małych obiektów, gdzie wszystkie elementy i kable wchodzą do obiektu w jednym punkcie.
Radialny system uziemiający jest podłączony do wspólnego systemu uziemiającego tylko w jednym punkcie (rys. 4.4). W takim przypadku wszystkie linie i kable między urządzeniami w urządzeniu powinny być poprowadzone równolegle do przewodów uziemiających gwiazdy, aby zredukować pętlę indukcyjną. Dzięki uziemieniu w jednym punkcie prądy o niskiej częstotliwości, które pojawiają się podczas uderzenia pioruna, nie przedostają się do systemu informatycznego. Ponadto źródła zakłóceń o niskiej częstotliwości wewnątrz systemu informatycznego nie wytwarzają prądów w systemie uziemiającym. Wejście w strefę ochronną przewodów odbywa się wyłącznie w miejscu centralnego punktu układu wyrównywania potencjałów. Podany wspólny punkt jest również najlepszym punktem połączenia dla urządzeń przeciwprzepięciowych.
Rysunek 4.4 - Schemat połączeń przewodów zasilających i komunikacyjnych z systemem wyrównywania potencjałów w kształcie gwiazdy
Podczas korzystania z siatki jej metalowe części nie są izolowane od wspólnego systemu uziemiającego (ryc. 4.5). Sieć łączy się z całym systemem w wielu punktach. Zwykle siatka jest używana w rozszerzonych systemach otwartych, w których sprzęt jest połączony dużą liczbą różnych linii i kabli i gdzie wchodzą one do obiektu w różnych punktach. W tym przypadku cały system ma niską impedancję na wszystkich częstotliwościach. Ponadto duża liczba zwartych konturów siatki osłabia pole magnetyczne w pobliżu systemu informatycznego. Urządzenia w strefie chronionej są połączone ze sobą na najkrótszych odcinkach kilkoma przewodami, a także z metalowymi częściami strefy chronionej i ekranem strefy. W takim przypadku elementy metalowe obecne w urządzeniu, takie jak armatura w podłodze, ścianach i dachu, metalowe kraty, metalowe elementy nieelektryczne, takie jak rury, kanały wentylacyjne i kablowe, są wykorzystywane maksymalnie.
Rysunek 4.5 - Implementacja siatkowa systemu wyrównywania potencjałów
Obie konfiguracje, radialną i siatkową, można połączyć w złożony system, jak pokazano na ryc. 4.6. Zwykle, choć nie jest to konieczne, połączenie lokalnej sieci uziemiającej ze wspólną instalacją odbywa się na granicy strefy ochrony odgromowej.
Rysunek 4.6 - Zintegrowana implementacja systemu wyrównywania potencjałów
4.5. GRUNT
Głównym zadaniem uziemiającego urządzenia odgromowego jest przekierowanie jak największej ilości prądu piorunowego (50% lub więcej) do ziemi. Reszta prądu rozchodzi się wzdłuż komunikacji odpowiedniej dla budynku (powłoki kabli, rury wodociągowe itp.). W takim przypadku niebezpieczne napięcia nie powstają na samej elektrodzie uziemiającej. Zadanie to jest realizowane przez system siatki pod budynkiem i wokół niego. Przewody uziemiające tworzą pętlę z siatki, która łączy zbrojenie betonu na dnie fundamentu. Jest to powszechna metoda tworzenia osłony elektromagnetycznej na dole budynku. Przewód pierścieniowy wokół budynku i (lub) w betonie na obwodzie fundamentu jest połączony z systemem uziemienia przewodami uziemiającymi, zwykle co 5 m. Do wskazanych przewodów pierścieniowych można podłączyć zewnętrzny przewód uziemiający.
Zbrojenie betonu na dnie fundamentu jest połączone z systemem uziemiającym. Zbrojenie musi tworzyć siatkę połączoną z systemem uziemienia, zwykle co 5 m.
Istnieje możliwość zastosowania siatki stalowej ocynkowanej o szerokości oczka typowo 5 m, zgrzewanej lub mocowanej mechanicznie do prętów zbrojeniowych, najczęściej co 1 m. na ryc. Rysunki 4.7 i 4.8 przedstawiają przykłady siatkowego urządzenia uziemiającego.
Połączenie przewodu uziemiającego i systemu połączeń tworzy system uziemienia. Głównym zadaniem systemu uziemiającego jest zmniejszenie różnicy potencjałów pomiędzy dowolnymi punktami budynku a urządzeniami. Problem ten rozwiązuje się tworząc dużą liczbę równoległych ścieżek dla prądów piorunowych i prądów indukowanych, tworzących sieć o małej rezystancji w szerokim spektrum częstotliwości. Ścieżki wielokrotne i równoległe mają różne częstotliwości rezonansowe. Wiele pętli z impedancjami zależnymi od częstotliwości tworzy pojedynczą sieć o niskiej impedancji do interferencji w rozważanym widmie.
1 - sieć połączeń; 2 - uziemienie
Rysunek 4.7 — Uziemienie budynku sieciowego
1 - budynki; 2 - wieża; 3 - wyposażenie; 4 - korytko kablowe
Rysunek 4.8 – Uziemienie sieci obiektów przemysłowych
4.6. ZABEZPIECZENIA PRZEPIĘCIOWE
Urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD) instaluje się na przecięciu linii zasilającej, sterującej, komunikacyjnej, telekomunikacyjnej granicy dwóch stref ekranowania. SPD są skoordynowane tak, aby uzyskać akceptowalny rozkład obciążenia między nimi zgodnie z ich odpornością na zniszczenie, a także aby zmniejszyć prawdopodobieństwo zniszczenia chronionego sprzętu pod wpływem prądu piorunowego (rys. 4.9).
Zaleca się połączenie linii zasilających i komunikacyjnych wchodzących do budynku jedną magistralą i umieszczenie ich SPD jak najbliżej siebie. Jest to szczególnie ważne w budynkach wykonanych z materiału nieekranującego (drewno, cegła itp.). SPD są dobierane i instalowane w taki sposób, aby prąd pioruna kierowany był głównie do systemu uziemiającego na granicy stref 0 i 1.
Rysunek 4.9 - Przykład instalacji SPD w budynku
Ponieważ energia prądu piorunowego jest rozpraszana głównie na tej granicy, kolejne SPD chronią tylko przed pozostałą energią i skutkami pola elektromagnetycznego w strefie 1. Aby uzyskać najlepszą ochronę przed przepięciami, podczas instalacji SPD należy zewrzeć przewody przyłączeniowe, przewody i kable są używane.
Opierając się na wymaganiach koordynacji izolacji w elektrowniach oraz odporności zabezpieczanych urządzeń na uszkodzenia, należy dobrać poziom napięcia SPD poniżej wartości maksymalnej, tak aby wpływ na zabezpieczany sprzęt był zawsze poniżej napięcia dopuszczalnego. Jeżeli poziom odporności na uszkodzenia nie jest znany należy przyjąć poziom orientacyjny lub testowy. Liczba SPD w chronionym systemie zależy od odporności chronionego sprzętu na uszkodzenia oraz charakterystyki samych SPD.
4.7. OCHRONA WYPOSAŻENIA W ISTNIEJĄCYCH BUDYNKACH
Rosnące wykorzystanie zaawansowanego sprzętu elektronicznego w istniejących budynkach wymaga lepszej ochrony przed wyładowaniami atmosferycznymi i innymi zakłóceniami elektromagnetycznymi. Bierze się pod uwagę, że w budynkach istniejących niezbędne środki ochrony odgromowej dobiera się z uwzględnieniem cech budynku, takich jak elementy konstrukcyjne, istniejące wyposażenie energetyczne i informatyczne.
Potrzebę działań ochronnych i ich dobór określa się na podstawie danych wstępnych, które są zbierane na etapie badań przedprojektowych. Przybliżony wykaz takich danych podano w tabeli. 4,3 - 4,6.
Tabela 4.3 – Wstępne dane dotyczące budynku i otoczenia
| Charakterystyka |
|
| Materiał budowlany - mur, cegła, drewno, żelbet, rama stalowa |
|
| Pojedynczy budynek lub kilka oddzielnych bloków z wieloma połączeniami |
|
| Niski i płaski lub wysoki budynek (wymiary budynku) |
|
| Czy instalacje są podłączone w całym budynku? |
|
| Czy metalowa okładzina jest podłączona elektrycznie? |
|
| Rozmiary okien |
|
| Czy istnieje zewnętrzna instalacja odgromowa? |
|
| Rodzaj i jakość zewnętrznej instalacji odgromowej |
|
| Rodzaj gleby (kamień, ziemia) |
|
| Uziemione elementy sąsiednich budynków (wysokość, odległość do nich) |
Tabela 4.4 - Wstępne dane dotyczące wyposażenia
Tabela 4.5 — Charakterystyka wyposażenia
Tabela 4.6 – Inne dane dotyczące wyboru koncepcji ochrony
Na podstawie analizy ryzyka i powyższej tabeli. 4.3 - 4.6 zostaje wydana decyzja o potrzebie budowy lub przebudowy instalacji odgromowej.
4.7.1. Środki ochronne przy stosowaniu zewnętrznej instalacji odgromowej
Głównym zadaniem jest znalezienie optymalnego rozwiązania w celu poprawy zewnętrznej instalacji odgromowej i innych środków.
Poprawę zewnętrznej instalacji odgromowej uzyskuje się:
1) objęcia zewnętrznej obudowy metalowej oraz dachu budynku instalacją odgromową;
2) zastosowanie dodatkowych przewodów, jeżeli armatura jest podłączona na całej wysokości budynku – od dachu przez ściany do uziemienia budynku;
3) zmniejszenie odstępów między metalowymi zejściami i zmniejszenie skoku ogniwa piorunochronu;
4) montaż listew połączeniowych (przewodów płaskich giętkich) na stykach sąsiadujących ze sobą, ale rozdzielonych konstrukcyjnie bloków; odległość między pasami powinna wynosić połowę odległości między zboczami;
5) połączenie przedłużonego przewodu z poszczególnymi bryłami budynku; zwykle wymagane są spawy w każdym rogu korytka kablowego, a paski spawów są możliwie jak najkrótsze;
6) ochronę oddzielnymi piorunochronami połączonymi ze wspólną instalacją odgromową, jeżeli metalowe części dachu wymagają ochrony przed bezpośrednim uderzeniem pioruna; Piorunochron musi znajdować się w bezpiecznej odległości od określonego elementu.
4.7.2. Środki ochrony podczas używania kabli
Skutecznym sposobem ograniczenia przepięć jest racjonalne ułożenie i ekranowanie kabli. Środki te są tym istotniejsze, im mniej osłony odgromowe wykonuje zewnętrzna instalacja odgromowa.
Dużych pętli można uniknąć, prowadząc razem kable zasilające i ekranowane kable komunikacyjne. Ekran jest podłączony do sprzętu na obu końcach.
Wszelkie dodatkowe ekrany, takie jak prowadzenie przewodów i kabli w metalowych rurach lub korytkach między podłogami, zmniejszają całkowitą impedancję całego systemu połączeń. Środki te są najważniejsze w przypadku wysokich lub rozbudowanych budynków lub gdy sprzęt musi działać szczególnie niezawodnie.
Preferowanymi miejscami instalacji SPD są granice odpowiednio stref 0/1 i stref 0/1/2 zlokalizowane przy wejściu do budynku.
Z reguły wspólna sieć połączeń nie jest wykorzystywana w trybie pracy jako przewód powrotny obwodu zasilającego lub informacyjnego.
4.7.3. Środki ochronne podczas korzystania z anten i innego sprzętu
Przykładem takiego wyposażenia są różnego rodzaju urządzenia zewnętrzne, takie jak anteny, czujniki meteorologiczne, kamery zewnętrzne, czujniki zewnętrzne w obiektach przemysłowych (czujniki ciśnienia, temperatury, natężenia przepływu, położenia zaworów itp.) oraz wszelkie inne urządzenia elektryczne, elektroniczne i radiowe, montowane na zewnątrz budynku, masztu lub zbiornika przemysłowego.
Jeśli to możliwe, piorunochron jest zainstalowany w taki sposób, aby sprzęt był chroniony przed bezpośrednim uderzeniem pioruna. Poszczególne anteny pozostawia się całkowicie otwarte ze względów technologicznych. Niektóre z nich mają wbudowany system ochrony odgromowej i mogą wytrzymać uderzenie pioruna bez uszkodzeń. Inne, mniej chronione typy anten mogą wymagać instalacji SPD na kablu zasilającym, aby zapobiec przepływowi prądu piorunowego przez kabel antenowy do odbiornika lub nadajnika. Jeśli istnieje zewnętrzna instalacja odgromowa, mocowania anten są do niej przymocowane.
Indukcji naprężeń w kablach między budynkami można zapobiec, układając je w połączonych ze sobą metalowych korytkach lub rurach. Wszystkie kable prowadzące do urządzeń związanych z anteną są wyprowadzone z rury w jednym miejscu. Należy zwrócić maksymalną uwagę na właściwości ekranujące samego obiektu i ułożyć przewody w jego elementach rurowych. Jeżeli nie jest to możliwe, jak w przypadku zbiorników procesowych, kable należy układać na zewnątrz, ale jak najbliżej obiektu, maksymalnie wykorzystując naturalne ekrany w postaci metalowych schodów, rur itp. W masztach z Ł Elementy narożne w kształcie kabli są umieszczone wewnątrz kruchości dla maksymalnej naturalnej ochrony. W ostateczności obok przewodu antenowego należy umieścić przewód wyrównania potencjałów o przekroju co najmniej 6 mm 2 . Wszystkie te środki zmniejszają indukowane napięcie w pętli utworzonej przez kable i budynek, a tym samym zmniejszają prawdopodobieństwo awarii między nimi, tj. możliwość powstania łuku elektrycznego wewnątrz urządzenia pomiędzy siecią elektryczną a budynkiem.
4.7.4. Środki ochrony kabli zasilających i kabli komunikacyjnych między budynkami
Połączenia między budynkami dzielą się na dwa główne typy: kable zasilające w metalowej osłonie, kable metalowe (skrętka, falowody, kable koncentryczne i wielordzeniowe) oraz kable światłowodowe. Środki ochrony zależą od rodzaju kabli, ich liczby oraz tego, czy instalacje odgromowe obu budynków są połączone.
W pełni izolowany kabel światłowodowy (bez metalowego pancerza, folii przeciwwilgociowej czy stalowego przewodu wewnętrznego) może być używany bez dodatkowych środków ochronnych. Zastosowanie takiego kabla jest najlepszą opcją, ponieważ zapewnia pełną ochronę przed wpływami elektromagnetycznymi. Jeśli jednak kabel zawiera przedłużony element metalowy (z wyjątkiem przewodów zdalnego zasilania), ten ostatni musi być podłączony do ogólnej instalacji przyłączeniowej przy wejściu do budynku i nie może bezpośrednio wchodzić do odbiornika lub nadajnika optycznego. Jeżeli budynki znajdują się blisko siebie, a ich instalacje odgromowe nie są połączone, preferowane jest stosowanie kabla światłowodowego bez elementów metalowych, aby uniknąć dużych prądów w tych elementach i przegrzania. Jeżeli do instalacji odgromowej podłączony jest kabel, wówczas do odprowadzenia części prądu z pierwszego kabla można użyć kabla optycznego z elementami metalowymi.
Kable metalowe między budynkami z izolowanymi instalacjami odgromowymi. Przy takim połączeniu systemów ochronnych bardzo prawdopodobne jest uszkodzenie obu końców kabla w wyniku przepływu przez niego prądu pioruna. Dlatego na obu końcach kabla należy zainstalować SPD, aw miarę możliwości połączyć instalacje odgromowe obu budynków i ułożyć kabel w połączonych korytkach metalowych.
Kable metalowe między budynkami z podłączonymi instalacjami odgromowymi. W zależności od ilości kabli pomiędzy budynkami, środki ochronne mogą obejmować splatanie korytek z kilkoma kablami (dla nowych kabli) lub z dużą liczbą kabli, jak w przypadku zakładów chemicznych, ekranowanie lub stosowanie elastycznych rur metalowych do sterowania wielożyłowego kable. Podłączenie obu końców kabla do powiązanych systemów ochrony odgromowej często zapewnia wystarczające ekranowanie, zwłaszcza jeśli jest wiele kabli, a prąd będzie rozdzielany między nimi.
1. Opracowanie dokumentacji eksploatacyjnej i technicznej
We wszystkich organizacjach i przedsiębiorstwach, niezależnie od formy własności, zaleca się posiadanie kompletu dokumentacji eksploatacyjno-technicznej do ochrony odgromowej obiektów wymagających instalacji odgromowej.
Komplet dokumentacji eksploatacyjno-technicznej instalacji odgromowej zawiera:
Notatka wyjaśniająca;
Schematy stref ochronnych piorunochronów;
Rysunki robocze konstrukcji piorunochronów (część konstrukcyjna), elementów konstrukcyjnych ochrony przed wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych, od przesunięć wysokich potencjałów przez naziemną i podziemną łączność metalową, od iskierników ślizgowych i wyładowań w ziemi;
Dokumentacja odbiorowa (akty dopuszczenia do eksploatacji urządzeń odgromowych wraz z wnioskami: świadectwa pracy ukrytej oraz świadectwa badań urządzeń odgromowych i ochrony przed wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych i dryfem wysokiego potencjału).
Nota wyjaśniająca stwierdza:
Wstępne dane do opracowania dokumentacji technicznej;
Przyjęte metody ochrony odgromowej obiektów;
Obliczenia stref ochronnych, przewodów uziemiających, przewodów odprowadzających oraz elementów ochrony przed wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych.
Nota wyjaśniająca wskazuje przedsiębiorstwo - twórcę zestawu dokumentacji eksploatacyjnej i technicznej, podstawę do jego opracowania, wykaz aktualnych dokumentów regulacyjnych i dokumentacji technicznej, które kierowały pracami nad projektem, specjalne wymagania dla zaprojektowanego urządzenia.
Wstępne dane do projektowania ochrony odgromowej obejmują:
Plan generalny obiektów ze wskazaniem lokalizacji wszystkich obiektów podlegających ochronie odgromowej, dróg i linii kolejowych, uzbrojenia naziemnego i podziemnego (sieci ciepłownicze, rurociągi technologiczne i sanitarne, kable i przewody elektryczne dowolnego przeznaczenia itp.);
Dane o warunkach klimatycznych na obszarze, na którym znajdują się dane i obiekty ochronne (intensywność aktywności burzowej, napór wiatru o dużej prędkości, grubość ścian lodowych itp.), charakterystyka gleby wskazująca na strukturę, agresywność i rodzaj gleby, poziom wód gruntowych;
Oporność elektryczna gleby (Ohm×m) w miejscach występowania obiektów.
W rozdziale „Przyjęte metody ochrony odgromowej obiektów” opisano wybrane metody ochrony budynków i budowli przed bezpośrednim kontaktem z kanałem piorunowym, wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych oraz przesunięciami wysokich potencjałów przez naziemną i podziemną łączność metalową.
Obiekty budowane (projektowane) według tego samego standardu lub projektu wielokrotnego użytku, mające te same cechy konstrukcyjne i wymiary geometryczne oraz to samo urządzenie odgromowe, mogą mieć jeden wspólny schemat i obliczenie stref ochrony odgromowej. Wykaz tych chronionych obiektów podany jest na schemacie strefy ochronnej jednego z obiektów.
Podczas sprawdzania niezawodności ochrony za pomocą oprogramowania komputerowe dane obliczeniowe są przedstawiane w formie podsumowania opcji projektowych i formułowany jest wniosek o ich skuteczności.
Przy opracowywaniu dokumentacji technicznej proponuje się wykorzystanie w jak największym stopniu wzorcowych projektów piorunochronów i uziomów oraz wzorcowych rysunków wykonawczych dla ochrony odgromowej, w przypadku braku możliwości zastosowania wzorcowych projektów urządzeń odgromowych, rysunki wykonawcze poszczególnych elementów mogą być uzbrojone: fundamenty, podpory, piorunochrony, przewody odgromowe, uziomy.
Aby zmniejszyć objętość dokumentacji technicznej i obniżyć koszty budowy, zaleca się łączenie projektów ochrony odgromowej z rysunkami roboczymi do prac ogólnobudowlanych oraz instalacją urządzeń hydraulicznych i elektrycznych w celu wykorzystania komunikacji hydraulicznej i uziemników do urządzeń elektrycznych do odgromów ochrona.
2. Procedura odbioru urządzeń odgromowych do eksploatacji
Urządzenia odgromowe obiektów zakończonych budową (przebudową) są przyjmowane do eksploatacji przez komisję wykonawczą i przekazywane do eksploatacji klientowi przed instalacją urządzeń procesowych, dostawą i załadunkiem urządzeń oraz wartościowego mienia do budynków i budowli.
Odbiorów urządzeń odgromowych na eksploatowanych obiektach dokonuje komisja robocza.
Skład komisji roboczej ustala klient, w skład komisji roboczej wchodzą zazwyczaj przedstawiciele:
Osoba odpowiedzialna za instalacje elektryczne;
Organizacja zamawiająca;
Inspekcje przeciwpożarowe.
Komitetowi roboczemu przedstawia się następujące dokumenty:
Zatwierdzone projekty urządzeń odgromowych;
Ustawy o pracy ukrytej (w sprawie ułożenia i instalacji przewodów uziemiających i odprowadzających, które nie są dostępne do wglądu);
Raporty z badań urządzeń odgromowych i ochrony przed wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych oraz wprowadzeniem wysokich potencjałów poprzez naziemną i podziemną komunikację metalową (dane dotyczące rezystancji wszystkich przewodów uziemiających, wyniki kontroli i weryfikacji prac instalacyjnych piorunochronów, przewodów odprowadzających , przewody uziemiające, ich elementy mocujące, niezawodność połączeń elektrycznych między elementami przewodzącymi prąd itp.).
Komisja robocza dokonuje pełnego sprawdzenia i oględzin wykonanych robót budowlano-montażowych pod montaż urządzeń odgromowych.
Odbiór urządzeń odgromowych nowo budowanych obiektów dokumentowany jest aktami odbioru urządzeń odgromowych. Uruchomienie urządzeń odgromowych jest z reguły sformalizowane aktami-zezwoleniami odpowiednich organów państwowej kontroli i nadzoru.
Po dopuszczeniu urządzeń odgromowych do eksploatacji sporządzane są paszporty urządzeń odgromowych i paszporty urządzeń uziemiających urządzeń odgromowych, które przechowuje osoba odpowiedzialna za urządzenia elektryczne.
Akty zatwierdzone przez kierownika organizacji wraz z przedłożonymi aktami pracy ukrytej i protokołami pomiarowymi są zawarte w paszporcie urządzeń odgromowych.
3. Działanie urządzeń odgromowych
Urządzenia odgromowe budynków, budowli i zewnętrznych instalacji obiektów są eksploatowane zgodnie z Zasadami technicznej eksploatacji instalacji elektrycznych konsumentów oraz instrukcjami niniejszej Instrukcji. Zadaniem obsługi urządzeń odgromowych obiektów jest utrzymanie ich w stanie niezbędnej zdatności i niezawodności.
Aby zapewnić stałą niezawodność działania urządzeń odgromowych, co roku przed rozpoczęciem sezonu burzowego wszystkie urządzenia odgromowe są sprawdzane i przeglądane.
Kontrole przeprowadzane są również po wykonaniu instalacji odgromowej, po dokonaniu jakichkolwiek zmian w instalacji odgromowej, po każdorazowym uszkodzeniu chronionego obiektu. Każda kontrola jest przeprowadzana zgodnie z programem pracy.
Aby sprawdzić status MZU, wskazana jest przyczyna kontroli i organizowane są:
Komisja do spraw kontroli MZU ze wskazaniem czynnościowych obowiązków członków komisji do spraw kontroli instalacji odgromowych;
Grupa robocza ds. przeprowadzania niezbędnych pomiarów;
Termin inspekcji.
Podczas kontroli i badań urządzeń odgromowych zaleca się:
Sprawdź wzrokowo (za pomocą lornetki) integralność piorunochronów i przewodów odprowadzających, niezawodność ich połączenia i zamocowania do masztów;
identyfikować elementy urządzeń odgromowych wymagające wymiany lub naprawy z powodu naruszenia ich wytrzymałości mechanicznej;
określić stopień zniszczenia przez korozję poszczególnych elementów urządzeń odgromowych, podjąć działania w celu zabezpieczenia antykorozyjnego i wzmocnienia elementów uszkodzonych przez korozję;
Sprawdź niezawodność połączeń elektrycznych między częściami przewodzącymi prąd wszystkich elementów urządzeń odgromowych;
sprawdzić zgodność urządzeń odgromowych z przeznaczeniem obiektów, aw przypadku zmian konstrukcyjnych lub technologicznych za poprzedni okres określić działania modernizacyjne i przebudowę instalacji odgromowej zgodnie z wymaganiami niniejszej Instrukcji;
Dopracować schemat wykonawczy urządzeń odgromowych i określić sposoby rozchodzenia się prądu piorunowego przez jego elementy podczas wyładowania atmosferycznego poprzez symulację wyładowania atmosferycznego do piorunochronu za pomocą specjalistycznego kompleksu pomiarowego połączonego między piorunochronem a odległą elektrodą prądową;
Zmierzyć wartość rezystancji na rozchodzenie się prądu pulsującego metodą „amperomierz-woltomierz” przy użyciu specjalistycznego kompleksu pomiarowego;
Pomiar wartości napięć udarowych w sieciach zasilających podczas uderzenia pioruna, rozkładu potencjału po konstrukcjach metalowych oraz instalacji uziemienia budynku poprzez symulację uderzenia pioruna w piorunochron za pomocą specjalistycznego kompleksu pomiarowego;
Zmierzyć wartość pól elektromagnetycznych w pobliżu lokalizacji piorunochronu, symulując uderzenie pioruna w piorunochron za pomocą specjalnych anten;
Sprawdź dostępność niezbędnej dokumentacji urządzeń odgromowych.
Kontroli okresowej z otwarciem na okres 6 lat (dla obiektów kategorii I) podlegają wszystkie sztuczne przewody odgromowe, przewody odprowadzające i miejsca ich połączeń, przy czym corocznie sprawdza się do 20% ich ogólnej liczby. Skorodowane uziomy i przewody odprowadzające o zmniejszonym polu przekroju o więcej niż 25% należy wymienić na nowe.
Nadzwyczajne przeglądy urządzeń odgromowych powinny być przeprowadzane po klęskach żywiołowych (huragan, powódź, trzęsienie ziemi, pożar) oraz burzach o ekstremalnym natężeniu.
Nieplanowane pomiary rezystancji uziemień urządzeń odgromowych należy wykonywać po wykonaniu prac remontowych zarówno na urządzeniach odgromowych, jak i na samych obiektach chronionych oraz w ich pobliżu.
Wyniki kontroli dokumentowane są w aktach, wpisywanych do paszportów oraz do rejestru stanu urządzeń odgromowych.
Na podstawie uzyskanych danych sporządzany jest plan naprawy i usuwania usterek urządzeń odgromowych wykrytych podczas kontroli i przeglądów.
Roboty ziemne w chronionych budynkach i konstrukcjach obiektów, urządzeniach odgromowych, a także w ich pobliżu są przeprowadzane z reguły za zgodą organizacji obsługującej, która wyznacza odpowiedzialne osoby monitorujące bezpieczeństwo urządzeń odgromowych.
Podczas burzy nie prowadzi się prac przy urządzeniach odgromowych iw ich pobliżu.
| 1. Wstęp. 1 2. Postanowienia ogólne. 2 2.1. Warunki i definicje. 2 2.2. Klasyfikacja budynków i budowli według urządzenia piorunochronnego .. 3 2.3. Parametry prądów piorunowych. 4 2.3.1. Klasyfikacja skutków prądów piorunowych. 5 2.3.2. Parametry prądów piorunowych proponowane do standaryzacji środków ochrony przed bezpośrednim uderzeniem pioruna. 5 2.3.3. Gęstość uderzeń pioruna w ziemię.. 5 2.3.4. Parametry prądów piorunowych proponowane do standaryzacji środków ochrony przed elektromagnetycznymi skutkami wyładowań atmosferycznych. 5 3. Ochrona przed bezpośrednim uderzeniem pioruna. 7 3.1. Kompleks ochrony odgromowej.. 7 3.2. Zewnętrzny system ochrony odgromowej. 7 3.2.1. Piorunochrony. 7 3.2.2. Przewody odprowadzające.. 8 3.2.3. Grunt. 10 3.2.4. Mocowanie i łączenie elementów zewnętrznych MZS.. 10 3.3. Wybór piorunochronów. 10 3.3.1. Uwagi ogólne. 10 3.3.2. Typowe strefy ochronne piorunochronów prętowych i drutowych. jedenaście 3.3.4. Ochrona metalowych linii przesyłowych kabli elektrycznych głównych i wewnątrzstrefowych sieci komunikacyjnych. 18 3.3.5. Ochrona światłowodowych linii transmisyjnych magistrali i wewnątrzstrefowych sieci komunikacyjnych. 19 3.3.6. Zabezpieczenie przed uderzeniem pioruna elektrycznych i optycznych kabli komunikacyjnych układanych na terenie osiedla. 20 3.3.7. Zabezpieczenie kabli ułożonych na skraju lasu, w pobliżu wydzielonych drzew, podpór, masztów. 20 4. Ochrona przed wtórnymi skutkami wyładowań atmosferycznych. 21 4.1. Postanowienia ogólne. 21 4.2. Strefy ochrony odgromowej. 21 4.3. Zastawianie. 22 4.4. Znajomości. 23 4.4.1. Połączenia na granicach stref. 23 4.4.2. Połączenia wewnątrz chronionego woluminu. 24 4.5. Grunt. 26 4.6. Urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej. 28 4.7. Ochrona urządzeń w istniejących budynkach. 29 4.7.1. środki ochronne przy stosowaniu zewnętrznej instalacji odgromowej. 30 4.7.2. Środki ochrony podczas używania kabli. 31 4.7.3. Środki ochronne podczas korzystania z anten i innego sprzętu. 31 4.7.4. Środki ochrony kabli zasilających i kabli komunikacyjnych między budynkami. 32 |
Dodatek referencyjny
do Instrukcji instalowania instalacji odgromowej budynków, budowli i komunikacji przemysłowej (SO 153-34.21.122-2003)
Dokumentacja eksploatacyjno-techniczna, tryb dopuszczania do eksploatacji i eksploatacji urządzeń odgromowych
1. Opracowanie dokumentacji eksploatacyjnej i technicznej
We wszystkich organizacjach i przedsiębiorstwach, niezależnie od formy własności, należy opracować komplet dokumentacji eksploatacyjno-technicznej ochrony odgromowej obiektów wymagających zastosowania urządzenia odgromowego.
Komplet dokumentacji eksploatacyjno-technicznej instalacji odgromowej powinien zawierać:
notatka wyjaśniająca,
schematy stref ochronnych piorunochronów,
rysunki wykonawcze konstrukcji piorunochronów (część konstrukcyjna), elementów konstrukcyjnych zabezpieczeń przed wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych, od przesunięć wysokich potencjałów przez naziemne i podziemne połączenia metalowe, od iskierników ślizgowych i wyładowań w ziemi,
dokumentacja odbiorowa (akty dopuszczenia do eksploatacji urządzeń odgromowych wraz z wnioskami: akty dot. prac ukrytych, akty badania urządzeń odgromowych oraz ochrony przed wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych i dryfem wysokiego potencjału).
Nota wyjaśniająca powinna zawierać:
dane wstępne do opracowania dokumentacji eksploatacyjno-technicznej,
przyjęte metody ochrony odgromowej obiektów,
obliczenia stref ochronnych, przewodów odgromowych, przewodów odprowadzających oraz elementów ochrony przed wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych.
Nota wyjaśniająca wskazuje: przedsiębiorstwo-programista zestawu
dokumentacja eksploatacyjno-techniczna, podstawa do jej opracowania, wykaz aktualnych dokumentów normatywnych oraz dokumentacji technicznej, która kierowała pracami nad projektem, wymagania specjalne dla projektowanego urządzenia.
Wstępne dane do projektowania ochrony odgromowej obiektów opracowuje klient przy udziale w razie potrzeby organizacja projektowa. Powinny one obejmować:
plan zagospodarowania przestrzennego obiektów ze wskazaniem lokalizacji wszystkich obiektów podlegających ochronie odgromowej, dróg i linii kolejowych, komunikacji naziemnej i podziemnej (sieci ciepłownicze, rurociągi technologiczne i sanitarne, kable i przewody elektryczne dowolnego przeznaczenia itp.),
dane o warunkach klimatycznych panujących na terenie, na którym znajdują się urządzenia i budowle ochronne (intensywność aktywności burzowej, napór wiatru o dużej prędkości, grubość ścian lodowych itp.), charakterystyka gruntów wskazująca na budowę, agresywność i rodzaj gruntu, poziom wód gruntowych,
rezystywność elektryczna gruntu (Ohm m) w miejscach występowania obiektów.
W rozdziale „Przyjęte metody ochrony odgromowej obiektów” opisano wybrane metody ochrony budynków i budowli przed bezpośrednim kontaktem z kanałem piorunowym, wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych oraz przesunięciami wysokich potencjałów przez naziemną i podziemną łączność metalową.
Obiekty budowane (projektowane) według tego samego standardu lub projektu wielokrotnego użytku, mające te same cechy konstrukcyjne i wymiary geometryczne oraz to samo urządzenie odgromowe, mogą mieć jeden wspólny schemat i obliczenie stref ochrony odgromowej. Wykaz tych chronionych obiektów podany jest na schemacie strefy ochronnej jednego z obiektów.
Podczas sprawdzania niezawodności ochrony za pomocą oprogramowania dane obliczeń komputerowych są podawane w formie podsumowania opcji projektowych i wyciągane są wnioski o ich skuteczności.
Przy opracowywaniu dokumentacji technicznej konieczne jest wykorzystanie w jak największym stopniu typowych projektów piorunochronów i uziomów oraz standardowych rysunków roboczych ochrony odgromowej opracowanych przez odpowiednie organizacje projektowe.
W przypadku braku możliwości zastosowania standardowych projektów urządzeń odgromowych, można opracować rysunki wykonawcze poszczególnych elementów: fundamentów, podpór, piorunochronów, przewodów odgromowych, uziomów.
Aby zmniejszyć objętość dokumentacji technicznej i obniżyć koszty budowy, zaleca się łączenie projektów ochrony odgromowej z rysunkami roboczymi do prac ogólnobudowlanych oraz instalacji urządzeń hydraulicznych i elektrycznych w celu wykorzystania komunikacji hydraulicznej i uziemników do urządzeń elektrycznych do odgromów ochrona.
2. Procedura odbioru urządzeń odgromowych do eksploatacji
Urządzenia odgromowe obiektów realizowanych w trakcie budowy
(przebudowa), są przyjmowane do eksploatacji przez komisję roboczą i przekazywane do eksploatacji klientowi przed instalacją urządzeń technologicznych, dostawą i załadunkiem urządzeń oraz wartościowego mienia do budynków i budowli.
Odbiór urządzeń odgromowych na eksploatowanych obiektach odbywa się aktem komisji roboczej.
Skład komisji roboczej ustala klient, w skład komisji roboczej wchodzą zazwyczaj przedstawiciele:
osoba odpowiedzialna za elektrykę
wykonawca, służba inspekcji przeciwpożarowej.
Komisji roboczej przedstawia się następujące dokumenty: zatwierdzone projekty urządzeń odgromowych,
działa w ukryciu (przy układaniu i instalowaniu przewodów odgromowych i odprowadzających, które nie są dostępne do wglądu),
świadectwa badań urządzeń odgromowych i ochrony przed wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych oraz wprowadzeniem wysokich potencjałów poprzez naziemną i podziemną łączność metalową (dane o rezystancji wszystkich przewodów uziemiających, wyniki kontroli i weryfikacji instalacji piorunochronów, przewodów odprowadzających , przewody uziemiające, ich elementy mocujące, niezawodność połączeń elektrycznych między elementami przewodzącymi prąd I
Komisja robocza dokonuje pełnego sprawdzenia i oględzin wykonanych robót budowlano-montażowych pod montaż urządzeń odgromowych.
Odbiór urządzeń odgromowych nowo budowanych obiektów dokumentowany jest aktami odbioru urządzeń odgromowych.
Po dopuszczeniu urządzeń odgromowych do eksploatacji sporządzane są paszporty urządzeń odgromowych i paszporty urządzeń uziemiających urządzeń odgromowych, które przechowuje osoba odpowiedzialna za urządzenia elektryczne.
Akty zatwierdzone przez kierownika organizacji wraz z przedłożonymi aktami pracy ukrytej i protokołami pomiarowymi są zawarte w paszporcie urządzeń odgromowych.
3. Działanie urządzeń odgromowych
Urządzenia odgromowe budynków, budowli i zewnętrznych instalacji obiektów są eksploatowane zgodnie z Zasadami technicznej eksploatacji instalacji elektrycznych konsumentów oraz instrukcjami niniejszej Instrukcji. Zadaniem obsługi urządzeń odgromowych obiektów jest utrzymanie ich w stanie niezbędnej zdatności i niezawodności.
Regularna i nadzwyczajna konserwacja urządzeń odgromowych jest przeprowadzana zgodnie z programem konserwacji opracowanym przez eksperta ds. urządzeń odgromowych, przedstawiciela organizacji projektującej i zatwierdzonym przez kierownika technicznego organizacji.
W celu zapewnienia stałej niezawodności działania urządzeń odgromowych, co roku przed rozpoczęciem sezonu burzowego wszystkie urządzenia odgromowe są sprawdzane i przeglądane.
Kontrole przeprowadzane są również po wykonaniu instalacji odgromowej, po dokonaniu jakichkolwiek zmian w instalacji odgromowej, po każdorazowym uszkodzeniu chronionego obiektu. Każda kontrola jest przeprowadzana zgodnie z programem pracy.
W celu przeprowadzenia kontroli stanu MZU kierownik organizacji wskazuje przyczynę kontroli i organizuje:
komisji rewizyjnej MZU ze wskazaniem czynnościowych obowiązków członków komisji rewizyjnej ochrony odgromowej,
grupa robocza do przeprowadzenia niezbędnych pomiarów,
termin inspekcji.
Podczas kontroli i badań urządzeń odgromowych zaleca się:
sprawdzić integralność oględzin (za pomocą lornetki).
piorunochrony i przewody odgromowe, niezawodność ich połączenia i mocowania do masztów,
identyfikować elementy urządzeń odgromowych wymagające wymiany lub naprawy z powodu naruszenia ich wytrzymałości mechanicznej,
określić stopień zniszczenia przez korozję poszczególnych elementów urządzeń odgromowych, podjąć działania w zakresie zabezpieczenia antykorozyjnego i wzmocnienia elementów uszkodzonych korozją,
sprawdzić niezawodność połączeń elektrycznych między częściami przewodzącymi prąd wszystkich elementów urządzeń odgromowych,
sprawdzać zgodność urządzeń odgromowych z przeznaczeniem obiektów oraz, w przypadku zmian konstrukcyjnych lub technologicznych za poprzedni okres, określać działania w zakresie modernizacji i przebudowy instalacji odgromowej zgodnie z wymaganiami niniejszej Instrukcji,
objaśnić obwód wykonawczy urządzeń odgromowych i określić sposoby rozchodzenia się prądu piorunowego w jego elementach podczas wyładowania atmosferycznego poprzez symulację wyładowania atmosferycznego w piorunochron za pomocą specjalistycznego kompleksu pomiarowego połączonego między piorunochronem a odległą elektrodą prądową,
zmierzyć wartość rezystancji na rozchodzenie się prądu impulsowego metodą „amperomierz-woltomierz” za pomocą specjalistycznego kompleksu pomiarowego,
pomiar wartości napięć udarowych w sieciach zasilających podczas uderzenia pioruna, rozkładu potencjałów po konstrukcjach metalowych oraz instalacji uziemienia budynku poprzez symulację uderzenia pioruna w piorunochron za pomocą specjalistycznego kompleksu pomiarowego,
pomiar wartości pól elektromagnetycznych w pobliżu lokalizacji piorunochronu poprzez symulację uderzenia pioruna w piorunochron za pomocą specjalnych anten,
sprawdzić dostępność niezbędnej dokumentacji urządzeń odgromowych.
Kontroli okresowej z otwarciem na 6 lat (dla obiektów kategorii I) podlegają wszystkie sztuczne przewody odgromowe, przewody odprowadzające i ich punkty przyłączeniowe, przy czym corocznie przeprowadza się kontrolę do 20% ich ogólnej liczby. Skorodowane uziomy i przewody odprowadzające o zmniejszonym polu przekroju o więcej niż 25% należy wymienić na nowe.
Nadzwyczajne przeglądy urządzeń odgromowych powinny być przeprowadzane po klęskach żywiołowych ( huraganowy wiatr, powodzie, trzęsienia ziemi, pożary) i burze o ekstremalnej intensywności.
Nieplanowane pomiary rezystancji uziemień urządzeń odgromowych należy wykonywać po zakończeniu wszelkich prac remontowych zarówno na urządzeniach odgromowych, jak i na samych obiektach chronionych oraz w ich pobliżu.
Wyniki kontroli dokumentowane są w aktach, wpisywanych do paszportów oraz do rejestru stanu urządzeń odgromowych. Na podstawie uzyskanych danych sporządzany jest plan naprawy i usuwania usterek urządzeń odgromowych wykrytych podczas kontroli i przeglądów.
Roboty ziemne w chronionych budynkach i konstrukcjach obiektów, urządzeniach odgromowych, a także w ich pobliżu, są wykonywane za zgodą organizacji obsługującej, która wyznacza osoby odpowiedzialne za monitorowanie bezpieczeństwa urządzeń odgromowych.
Podczas burzy nie wolno wykonywać wszelkiego rodzaju prac na urządzeniach odgromowych iw ich pobliżu.
Tekst dokumentu jest weryfikowany przez: publikację urzędową Seria 17. Dokumenty dotyczące nadzoru w elektroenergetyce. Wydanie 27. -M.: JSC „NTC „Bezpieczeństwo przemysłowe”, 2006
Federacja Rosyjska Rozporządzenie Ministerstwa Energetyki Rosji
SO 153-34.21.122-2003 Instrukcje ochrony odgromowej budynków, budowli i komunikacji przemysłowej
ustaw zakładkę
ustaw zakładkę
SO 153-34.21.122-2003
INSTRUKCJE
DO OCHRONY ODGROMOWEJ BUDYNKÓW, KONSTRUKCJI I KOMUNIKACJI PRZEMYSŁOWEJ
KOMPILERY: d.t.s. EM Bazelyan - ENIN im. G.M.Krzhizhanovsky, V.I.Polivanov, V.V.Shatrov, A.V.Tsapenko
1. WSTĘP
Instrukcje instalacji odgromowej budynków, budowli i komunikacji przemysłowej (zwane dalej Instrukcją) mają zastosowanie do wszystkich rodzajów budynków, budowli i komunikacji przemysłowej, niezależnie od przynależności wydziałowej i formy własności.
Niniejsza instrukcja jest przeznaczona do stosowania przy opracowywaniu projektów, budowie, eksploatacji, a także przy przebudowie budynków, budowli i komunikacji przemysłowej.
W przypadku, gdy wymagania przepisów branżowych są bardziej rygorystyczne niż w niniejszej Instrukcji, przy opracowywaniu ochrony odgromowej zaleca się przestrzeganie wymagań branżowych. Wskazane jest również postępowanie w sytuacji, gdy przepisów niniejszej Instrukcji nie da się połączyć z cechami technologicznymi chronionego przedmiotu. Jednocześnie zastosowane środki i metody ochrony odgromowej muszą zapewniać wymaganą niezawodność.
Przy opracowywaniu projektów budynków, budowli i komunikacji przemysłowej, oprócz wymagań niniejszej instrukcji, brane są pod uwagę dodatkowe wymagania dotyczące wykonania ochrony odgromowej zgodnie z innymi obowiązującymi normami, zasadami, instrukcjami, normami państwowymi.
Podczas normalizacji ochrony odgromowej zakłada się, że żadne z jej urządzeń nie może zapobiec rozwojowi wyładowań atmosferycznych.
Zastosowanie normy przy wyborze ochrony odgromowej znacznie zmniejsza ryzyko uszkodzenia w wyniku uderzenia pioruna.
Rodzaj i rozmieszczenie urządzeń odgromowych należy dobrać na etapie projektowania nowego obiektu, aby móc maksymalnie wykorzystać elementy przewodzące tego ostatniego. Ułatwi to opracowanie i wdrożenie urządzeń odgromowych połączonych z samym budynkiem, poprawi jego estetyczny wygląd, zwiększy skuteczność ochrony odgromowej, zminimalizuje jej koszt i koszty robocizny.
2. POSTANOWIENIA OGÓLNE
2.1. Warunki i definicje
Uderzenie pioruna w ziemię - wyładowanie elektryczne pochodzenia atmosferycznego między chmurą burzową a ziemią, składające się z jednego lub więcej impulsów prądu.
Punkt porażki - punkt, w którym piorun styka się z ziemią, budynkiem lub urządzeniem odgromowym. Uderzenie pioruna może mieć wiele punktów wytrzymałości.
Obiekt chroniony - budynek lub konstrukcja, ich część lub przestrzeń, dla których przewidziano ochronę odgromową spełniającą wymagania niniejszej normy.
Urządzenie ochrony odgromowej - system pozwalający chronić budynek lub konstrukcję przed skutkami wyładowań atmosferycznych. Obejmuje urządzenia zewnętrzne i wewnętrzne. W szczególnych przypadkach ochrona odgromowa może zawierać tylko urządzenia zewnętrzne lub tylko urządzenia wewnętrzne.
Urządzenia zabezpieczające przed bezpośrednim uderzeniem pioruna (piorunochrony) - zespół składający się z piorunochronów, przewodów odprowadzających i przewodów uziemiających.
Wtórne urządzenia odgromowe - urządzenia ograniczające skutki działania pól elektrycznych i magnetycznych wyładowań atmosferycznych.
Urządzenia do wyrównywania potencjałów - elementów urządzeń zabezpieczających ograniczających różnicę potencjałów spowodowaną rozprzestrzenianiem się prądu piorunowego.
Piorunochron - część piorunochronu, przeznaczona do przechwytywania pioruna.
Przewód dolny (zejście) - część piorunochronu, przeznaczona do kierowania prądu pioruna z piorunochronu do elektrody uziemiającej.
Urządzenie uziemiające - komplet przewodów uziemiających i przewodów uziemiających.
przewód uziemiający - część przewodząca lub zestaw wzajemnie połączonych części przewodzących, które są w elektrycznym kontakcie z ziemią bezpośrednio lub poprzez pośredni ośrodek przewodzący.
Pętla uziemienia - przewód uziemiający w postaci zamkniętej pętli wokół budynku w gruncie lub na jego powierzchni.
Rezystancja urządzenia uziemiającego - stosunek napięcia na urządzeniu uziemiającym do prądu płynącego z przewodu uziemiającego do ziemi.
Napięcie urządzenia uziemiającego - napięcie, które powstaje, gdy prąd płynie z elektrody uziemiającej do ziemi między punktem wprowadzenia prądu do elektrody uziemiającej a strefą zerowego potencjału.
Połączone metalowe okucia - zbrojenie konstrukcji żelbetowych budynku (konstrukcji), zapewniające ciągłość elektryczną.
niebezpieczna iskra - niedopuszczalne wyładowanie elektryczne wewnątrz chronionego obiektu, spowodowane uderzeniem pioruna.
Bezpieczna odległość - minimalna odległość między dwoma elementami przewodzącymi na zewnątrz lub wewnątrz chronionego obiektu, przy której nie może wystąpić między nimi niebezpieczne iskrzenie.
Urządzenie przeciwprzepięciowe - urządzenie przeznaczone do ograniczania przepięć pomiędzy elementami zabezpieczanego obiektu (np. ogranicznik przepięć, ogranicznik przepięć nieliniowych lub inne urządzenie zabezpieczające).
Oddzielny piorunochron - piorunochron, którego piorunochrony i przewody odgromowe są usytuowane w taki sposób, aby droga prądu pioruna nie stykała się z obiektem chronionym.
Piorunochron zainstalowany na chronionym obiekcie - piorunochron, którego piorunochrony i przewody odgromowe są usytuowane w taki sposób, że część prądu pioruna może płynąć przez obiekt chroniony lub jego uziom.
Strefa ochrony piorunochronu - przestrzeń w pobliżu piorunochronu o określonej geometrii, charakteryzująca się tym, że prawdopodobieństwo uderzenia pioruna w obiekt znajdujący się w całości w jego objętości nie przekracza określonej wartości.
Dopuszczalne prawdopodobieństwo przebicia pioruna - maksymalne dopuszczalne prawdopodobieństwo uderzenia pioruna w obiekt chroniony piorunochronem.
Niezawodność ochrony zdefiniowany jako 1 - .
Komunikacja przemysłowa - kable elektroenergetyczne i teleinformatyczne, rurociągi przewodzące, rurociągi nieprzewodzące z wewnętrznym medium przewodzącym.
2.2. Klasyfikacja budynków i budowli według urządzeń odgromowych
O klasyfikacji obiektów decyduje niebezpieczeństwo uderzenia pioruna dla samego obiektu i jego otoczenia.
Bezpośrednimi niebezpiecznymi skutkami wyładowań atmosferycznych są pożary, uszkodzenia mechaniczne, obrażenia ludzi i zwierząt, a także uszkodzenia sprzętu elektrycznego i elektronicznego. Konsekwencją uderzenia pioruna mogą być eksplozje i uwolnienie niebezpiecznych produktów - radioaktywnych i toksycznych chemikaliów, a także bakterii i wirusów.
Uderzenia pioruna mogą być szczególnie niebezpieczne dla systemów informatycznych, systemów sterowania, sterowania i zasilania. W przypadku urządzeń elektronicznych instalowanych w obiektach o różnym przeznaczeniu wymagana jest specjalna ochrona.
Rozważane obiekty można podzielić na zwykłe i specjalne.
Zwykłe przedmioty - budynki mieszkalne i administracyjne oraz budynki i budowle o wysokości nie większej niż 60 m, przeznaczone na handel, produkcję przemysłową, rolnictwo.
Obiekty specjalne:
przedmioty stwarzające zagrożenie dla najbliższego otoczenia;
obiekty stwarzające zagrożenie dla środowiska społecznego i fizycznego (obiekty, które po uderzeniu pioruna mogą spowodować szkodliwe emisje biologiczne, chemiczne i radioaktywne);
inne obiekty, dla których może być przewidziana specjalna ochrona odgromowa, np. budynki o wysokości powyżej 60 m, place zabaw, konstrukcje tymczasowe, obiekty w budowie.
W tabeli 2.1 podano przykłady podziału obiektów na cztery klasy.
Tabela 2.1
Przykłady klasyfikacji obiektów
Rodzaj obiektu | Konsekwencje uderzenia pioruna |
|
Zwykłe przedmioty | Dom | Awaria elektryczna, pożar i uszkodzenie mienia. Zwykle niewielkie uszkodzenie obiektów znajdujących się w miejscu uderzenia pioruna lub objętych jego kanałem |
Początkowo pożar i niebezpieczny dryft napięcia, następnie utrata zasilania z ryzykiem śmierci zwierząt w wyniku awarii elektronicznego systemu sterowania wentylacją, zasilaniem paszy itp. |
||
Teatr; szkoła; Dom handlowy; obiekt sportowy | Awaria zasilania (np. oświetlenie), która może wywołać panikę. Awaria systemu sygnalizacji pożaru powodująca opóźnienie akcji gaśniczej |
|
Bank; Firma ubezpieczeniowa; Biuro komercyjne | Awaria zasilania (np. oświetlenie), która może wywołać panikę. Awaria systemu sygnalizacji pożaru powodująca opóźnienie akcji gaśniczej. Utrata łączności, awarie komputera z utratą danych |
|
Szpital; przedszkole; Dom opieki | Awaria zasilania (np. oświetlenie), która może wywołać panikę. Awaria systemu sygnalizacji pożaru powodująca opóźnienie akcji gaśniczej. Utrata łączności, awarie komputera z utratą danych. Obecność ciężko chorych pacjentów i konieczność pomocy osobom unieruchomionym |
|
Przedsiębiorstwa przemysłowe | Dodatkowe konsekwencje w zależności od warunków produkcji - od drobnych uszkodzeń do dużych uszkodzeń spowodowanych ubytkami produktu |
|
Muzea i stanowiska archeologiczne | Nieodwracalna utrata wartości kulturowych |
|
Specjalne obiekty o ograniczonym niebezpieczeństwie | Środki transportu; elektrownie; branże niebezpieczne pożarowo | Niedopuszczalne naruszenie usług publicznych (telekomunikacja). Pośrednie zagrożenie pożarowe dla sąsiednich obiektów |
Specjalne przedmioty, które stanowią zagrożenie dla najbliższego otoczenia | rafinerie ropy naftowej; stacje benzynowe; produkcja petard i fajerwerków | Pożary i wybuchy wewnątrz obiektu i w jego bezpośrednim sąsiedztwie |
Obiekty specjalne niebezpieczne dla środowiska | Fabryka chemiczna; Elektrownia jądrowa; fabryki i laboratoria biochemiczne | Pożar i zakłócenia pracy urządzeń ze szkodliwymi skutkami dla środowiska |
Podczas budowy i przebudowy dla każdej klasy obiektów wymagane jest określenie niezbędnych poziomów niezawodności ochrony przed bezpośrednim uderzeniem pioruna (DSL). Na przykład, dla zwykłych przedmiotów można zaproponować cztery poziomy niezawodności zabezpieczenia, wskazane w tabeli 2.2.
Tabela 2.2
Poziomy ochrony przed PIP dla zwykłych obiektów
Poziom ochrony | Niezawodność ochrony przed PUM |
Do obiektów specjalnych minimalny akceptowalny poziom niezawodności ochrony przed PIP ustala się w przedziale 0,9-0,999, w zależności od stopnia jej społecznego znaczenia i dotkliwości spodziewanych konsekwencji PIP.
Na życzenie klienta projekt może zawierać poziom niezawodności przekraczający maksymalny dopuszczalny poziom.
2.3. Parametry prądu piorunowego
Parametry prądów piorunowych są niezbędne do obliczania skutków mechanicznych i cieplnych, a także do standaryzacji środków ochrony przed skutkami elektromagnetycznymi.
2.3.1. Klasyfikacja skutków prądów piorunowych
Dla każdego stopnia ochrony odgromowej określa się maksymalne dopuszczalne parametry prądu piorunowego. Dane podane w niniejszej instrukcji odnoszą się do wyładowań atmosferycznych w kierunku dolnym i dolnym.
Stosunek biegunowości wyładowań atmosferycznych zależy od położenia geograficznego obszaru. Przy braku lokalnych danych przyjmuje się, że stosunek ten wynosi 10% dla wyładowań z prądami dodatnimi i 90% dla wyładowań z prądami ujemnymi.
Mechaniczne i termiczne skutki wyładowania atmosferycznego wynikają z prądu szczytowego, ładunku całkowitego, ładunku na impuls i energii właściwej. Najwyższe wartości tych parametrów obserwuje się dla wyładowań dodatnich.
Uszkodzenia spowodowane indukowanymi przepięciami wynikają ze stromości czoła prądu piorunowego. Nachylenie jest oceniane w zakresie od 30% do 90% poziomów najwyższej aktualnej wartości. Największą wartość tego parametru obserwuje się w kolejnych impulsach wyładowań ujemnych.
2.3.2. Parametry prądów piorunowych proponowane do standaryzacji środków ochrony przed bezpośrednim uderzeniem pioruna
Wartości obliczonych parametrów dla poziomów bezpieczeństwa przyjętych w tabeli 2.2 (przy stosunku 10% do 90% między udziałami wyładowań dodatnich i ujemnych) podano w tabeli 2.3.
Tabela 2.3
Zgodność parametrów prądu piorunowego i stopni ochrony
2.3.3. Gęstość uderzeń pioruna w ziemię
Gęstość uderzeń piorunów w ziemię, wyrażona liczbą uderzeń na 1 km powierzchni ziemi w ciągu roku, określana jest na podstawie obserwacji meteorologicznych w miejscu lokalizacji obiektu.
Jeśli gęstość uderzenia pioruna w ziemię 1/(kmrok) jest nieznana, można ją obliczyć za pomocą następującego wzoru:
Gdzie jest średni roczny czas trwania burz w godzinach, określony na podstawie regionalnych map intensywności aktywności burzowej.
2.3.4. Parametry prądów piorunowych proponowane do standaryzacji środków ochrony przed elektromagnetycznymi skutkami wyładowań atmosferycznych
Oprócz skutków mechanicznych i termicznych prąd piorunowy wytwarza silne impulsy promieniowania elektromagnetycznego, które mogą powodować uszkodzenia systemów, w tym urządzeń komunikacyjnych, sterujących, automatyki, urządzeń komputerowych i informacyjnych itp. Te złożone i drogie systemy są wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu i przedsiębiorstwach. Ich uszkodzenie w wyniku uderzenia pioruna jest wysoce niepożądane zarówno ze względów bezpieczeństwa, jak i ekonomicznych.
Uderzenie pioruna może zawierać pojedynczy impuls prądu lub składać się z sekwencji impulsów oddzielonych odstępami czasu, podczas których płynie słaby prąd następczy. Parametry impulsu prądowego pierwszej składowej znacznie różnią się od charakterystyki impulsów kolejnych składowych. Poniżej przedstawiono dane charakteryzujące obliczone parametry impulsów prądowych pierwszego i kolejnych impulsów (tab. 2.4 i 2.5) oraz prądu długotrwałego (tab. 2.6) w przerwach między impulsami dla zwykłych obiektów o różnych stopniach ochrony.
Tabela 2.4
Parametry pierwszego impulsu prądu piorunowego
Bieżący parametr | Poziom ochrony |
||
Maksymalny prąd, kA | |||
Czas trwania frontu, µs | |||
Czas połowicznego zaniku, µs | |||
Opłata za impuls *, C | |||
Specyficzna energia impulsu **, MJ/Ohm | |||
________________ * Ponieważ znaczna część całkowitego ładunku znajduje się w pierwszym impulsie, przyjmuje się, że całkowity ładunek wszystkich krótkich impulsów jest równy podanej wartości. ** Ponieważ znaczna część całkowitej energii właściwej znajduje się w pierwszym impulsie, przyjmuje się, że sumaryczny ładunek wszystkich krótkich impulsów jest równy podanej wartości. |
Tabela 2.5
Parametry kolejnego impulsu prądu piorunowego
Tabela 2.6
Parametry długotrwałego prądu piorunowego w przerwie między udarami
Średni prąd jest w przybliżeniu równy . Kształt impulsów prądowych określa się za pomocą następującego wyrażenia:
Gdzie jest maksymalny prąd;
Stała czasowa dla frontu;
Stała czasowa rozpadu;
Współczynnik korygujący wartość prądu maksymalnego.
Wartości parametrów zawartych we wzorze (2.2), opisującym zmianę prądu pioruna w czasie, podano w tabeli 2.7.
Tabela 2.7
Wartości parametrów do obliczania kształtu impulsu prądu pioruna
Parametr | Pierwszy impuls | Kolejny impuls |
||||
Poziom ochrony | Poziom ochrony |
|||||
Impuls długi można przyjąć jako impuls prostokątny o średnim prądzie i czasie trwania odpowiadającym danym z tabeli 2.6.
3. OCHRONA PRZED BEZPOŚREDNIM PIORUNEM
3.1. Kompleks środków ochrony odgromowej
Zespół urządzeń odgromowych budynków lub budowli obejmuje urządzenia chroniące przed bezpośrednim uderzeniem pioruna [zewnętrzny system ochrony odgromowej (LPS)] oraz urządzenia chroniące przed wtórnymi skutkami wyładowań atmosferycznych (LPS wewnętrzny). W szczególnych przypadkach ochrona odgromowa może zawierać tylko urządzenia zewnętrzne lub tylko urządzenia wewnętrzne. Na ogół część prądów piorunowych przepływa przez elementy wewnętrznej ochrony odgromowej.
Zewnętrzny LSM może być odizolowany od obiektu (osobno stojące piorunochrony lub kable, a także sąsiednie konstrukcje, które działają jak naturalne piorunochrony) lub może być zainstalowany na chronionej konstrukcji, a nawet być jej częścią.
Wewnętrzne urządzenia odgromowe mają na celu ograniczenie skutków elektromagnetycznych prądu piorunowego oraz zapobieganie powstawaniu iskier wewnątrz chronionego obiektu.
Prądy piorunowe wpadające do piorunochronów są kierowane do przewodu uziemiającego poprzez system przewodów odprowadzających (zejść) i rozprowadzane w ziemi.
3.2. Zewnętrzny system ochrony odgromowej
Zewnętrzny MLT zazwyczaj składa się z piorunochronów, przewodów odprowadzających i elektrod uziemiających. Ich materiał i przekroje dobierane są zgodnie z tabelą 3.1.
Tabela 3.1
Materiał i minimalne przekroje elementów ISM zewnętrznego
Notatka. Podane wartości mogą ulec zwiększeniu w zależności od zwiększonej korozji lub wpływów mechanicznych.
3.2.1. Piorunochrony
3.2.1.1. Uwagi ogólne
Piorunochrony mogą być specjalnie instalowane, w tym na obiekcie, lub też ich funkcje pełnią elementy konstrukcyjne chronionego obiektu; w tym drugim przypadku nazywane są piorunochronami naturalnymi.
Piorunochrony mogą składać się z dowolnej kombinacji następujących elementów: prętów, naciągniętych drutów (kable), przewodników siatkowych (siatek).
3.2.1.2. Naturalne piorunochrony
Następujące elementy konstrukcyjne budynków i budowli można uznać za naturalne piorunochrony:
a) dachów metalowych obiektów chronionych, pod warunkiem, że:
ciągłość elektryczna między różnymi częściami jest zapewniona przez długi czas;
grubość blachy dachu jest nie mniejsza niż podana w tabeli 3.2, jeżeli jest to konieczne dla ochrony dachu przed uszkodzeniem lub oparzeniem;
grubość blachy dachowej wynosi co najmniej 0,5 mm, jeżeli nie jest konieczne jej zabezpieczenie przed uszkodzeniem i nie ma niebezpieczeństwa zapalenia się materiałów palnych pod dachem;
dach nie jest ocieplony. Jednak mała warstwa farby antykorozyjnej lub warstwa 0,5 mm powłoki asfaltowej lub warstwa 1 mm powłoki z tworzywa sztucznego nie jest uważana za izolację;
powłoki niemetaliczne na lub pod dachem metalowym nie wystają poza chroniony obiekt;
b) metalowe konstrukcje dachowe (kratownice, wzajemnie połączone zbrojenie stalowe);
c) elementy metalowe takie jak rynny, ozdoby, ogrodzenia wzdłuż krawędzi dachu itp., jeżeli ich przekrój jest nie mniejszy niż wartości przewidziane dla konwencjonalnych piorunochronów;
d) metalowych rur i zbiorników technologicznych, jeżeli są wykonane z metalu o grubości co najmniej 2,5 mm i penetracja lub przepalenie tego metalu nie spowoduje niebezpiecznych lub niedopuszczalnych skutków;
e) rury i zbiorniki metalowe, jeżeli są wykonane z metalu o grubości co najmniej , podanej w tabeli 3.2, i jeżeli wzrost temperatury od wnętrza obiektu w miejscu uderzenia pioruna nie stwarza zagrożenia.
Tabela 3.2
Grubość dachu, rury lub korpusu zbiornika, działająca jak naturalny piorunochron
3.2.2. Przewody dolne
3.2.2.1. Uwagi ogólne
W celu zmniejszenia prawdopodobieństwa powstania niebezpiecznego iskrzenia przewody odprowadzające rozmieszczone są w taki sposób, aby pomiędzy miejscem zniszczenia a ziemią:
a) prąd rozłożony wzdłuż kilku równoległych ścieżek;
b) długość tych ścieżek została ograniczona do minimum.
3.2.2.2. Lokalizacja przewodów odprowadzających w urządzeniach odgromowych odizolowanych od chronionego obiektu
Jeżeli piorunochron składa się z prętów zainstalowanych na oddzielnych wspornikach (lub jednym wsporniku), na każdym wsporniku przewidziano co najmniej jeden przewód odprowadzający.
Jeżeli piorunochron składa się z oddzielnych poziomych przewodów (kable) lub jednego kabla, to na każdym końcu przewodu (kabla) wykonuje się co najmniej jeden przewód odprowadzający.
Jeżeli piorunochron jest konstrukcją siatkową zawieszoną nad obiektem chronionym, na każdej jego podporze wykonany jest co najmniej jeden przewód odprowadzający. Całkowita liczba przewodów odprowadzających wynosi co najmniej dwa.
3.2.2.3. Lokalizacja przewodów odprowadzających dla nieizolowanych urządzeń odgromowych
Przewody odprowadzające rozmieszczone są wzdłuż obwodu chronionego obiektu w taki sposób, aby średnia odległość między nimi była nie mniejsza niż wartości podane w tabeli 3.3.
Tabela 3.3
Średnie odległości między przewodami odprowadzającymi w zależności od poziomu ochrony
Poziom ochrony | Średnia odległość, m |
Przewody odprowadzające należy łączyć pasami poziomymi przy powierzchni terenu i co 20 m na wysokości budynku.
3.2.2.4. Instrukcje dotyczące rozmieszczenia przewodów odprowadzających
Pożądane jest, aby przewody odprowadzające były równomiernie rozmieszczone wzdłuż obwodu chronionego obiektu. Jeśli to możliwe, układa się je w pobliżu narożników budynków.
Przewody odprowadzające, które nie są izolowane od chronionego obiektu, układa się w następujący sposób:
jeżeli ściana jest wykonana z materiału niepalnego, przewody odprowadzające można zamocować na powierzchni ściany lub przeprowadzić przez ścianę;
jeżeli ściana wykonana jest z materiału palnego, przewody odprowadzające mogą być mocowane bezpośrednio do powierzchni ściany, tak aby wzrost temperatury podczas przepływu prądu piorunowego nie stanowił zagrożenia dla materiału ściany;
jeżeli ściana wykonana jest z materiału palnego i wzrost temperatury przewodów odprowadzających jest dla niej niebezpieczny, przewody odprowadzające należy umieścić w taki sposób, aby odległość między nimi a chronionym obiektem zawsze przekraczała 0,1 m. Uchwyty metalowe do mocowania przewodów odprowadzających może stykać się ze ścianą.
W rurach spustowych nie należy układać przewodów odprowadzających. Zaleca się prowadzenie przewodów odprowadzających w jak największej odległości od drzwi i okien.
Przewody odprowadzające układa się w liniach prostych i pionowych tak, aby droga do ziemi była jak najkrótsza. Nie zaleca się układania przewodów w postaci pętli.
3.2.2.5. Naturalne elementy przewodów odprowadzających
Następujące elementy konstrukcyjne budynków można uznać za naturalne przewody odprowadzające:
a) konstrukcje metalowe pod warunkiem, że:
ciągłość elektryczna między różnymi elementami jest trwała i spełnia wymagania pkt 3.2.4.2;
nie mają one mniejszych wymiarów niż wymagane dla specjalnie przewidzianych przewodów odprowadzających.
Notatka. Konstrukcje metalowe mogą mieć powłokę izolującą;
b) metalowa rama budynku lub konstrukcji;
c) wzajemnie połączone zbrojenie stalowe budynku lub konstrukcji;
d) części elewacji, elementów profilowanych oraz metalowych konstrukcji nośnych elewacji pod warunkiem, że:
ich wymiary odpowiadają wytycznym dla przewodów odprowadzających, a ich grubość wynosi co najmniej 0,5 mm;
uważa się, że zbrojenie metalowe konstrukcji żelbetowych zapewnia ciągłość elektryczną, jeżeli spełnia następujące warunki:
około 50% połączeń prętów pionowych i poziomych jest wykonanych przez spawanie lub ma połączenie sztywne (mocowanie śrubowe, drut drutowy);
zapewniona jest ciągłość elektryczna między stalowym zbrojeniem różnych prefabrykowanych bloków betonowych a zbrojeniem bloczków betonowych przygotowanych na miejscu.
Nie ma potrzeby układania pasów poziomych, jeżeli jako przewody odprowadzające zastosowano metalowe ramy budynku lub stalowe zbrojenie żelbetowe.
3.2.3. Uziemniki
3.2.3.1. Uwagi ogólne
We wszystkich przypadkach, z wyjątkiem zastosowania samodzielnego piorunochronu, przewód uziemiający instalacji odgromowej łączy się z przewodami uziemiającymi instalacji elektrycznych i urządzeń komunikacyjnych. W przypadku rozdzielenia tych uziemników z przyczyn technologicznych należy je połączyć we wspólny układ za pomocą układu wyrównania potencjałów.
3.2.3.2. Specjalnie ułożone elektrody uziemiające
Zaleca się stosowanie następujących rodzajów uziomów: jeden lub więcej obwodów, elektrody pionowe (lub nachylone), elektrody rozbieżne promieniowo lub pętla uziemiająca ułożona na dnie wykopu, siatki uziemiające.
Głęboko zakopane elektrody uziemiające są skuteczne, jeśli rezystywność gruntu maleje wraz z głębokością, a na dużych głębokościach okazuje się znacznie mniejsza niż na poziomie zwykłej lokalizacji.
Przewód uziemiający w postaci zewnętrznego konturu układa się korzystnie na głębokości co najmniej 0,5 m od powierzchni ziemi iw odległości co najmniej 1 m od ścian. Elektrody uziemiające muszą znajdować się na głębokości co najmniej 0,5 m poza chronionym obiektem i być możliwie równomiernie rozmieszczone; w takim przypadku należy dążyć do minimalizacji ich wzajemnego ekranowania.
Głębokość ułożenia i rodzaj uziomów powinny zapewniać minimalną korozję, a także możliwie mniejsze sezonowe wahania rezystancji uziemienia w wyniku wysychania i zamarzania gruntu.
3.2.3.3. Naturalne elektrody uziemiające
Jako elektrody uziemiające można zastosować wzajemnie połączone zbrojenie żelbetu lub innych podziemnych konstrukcji metalowych, które spełniają wymagania punktu 3.2.2.5 niniejszej instrukcji. Jeżeli jako elektrody uziemiające stosuje się zbrojenie żelbetowe, należy nałożyć zwiększone wymagania na miejsca jego połączeń, aby wykluczyć mechaniczne zniszczenie betonu. W przypadku zastosowania betonu sprężonego należy wziąć pod uwagę możliwe skutki przepływu prądu piorunowego, który może spowodować niedopuszczalne obciążenia mechaniczne.
3.2.4. Mocowanie i łączenie elementów zewnętrznego LSM
3.2.4.1. Zapięcie
Piorunochrony i przewody odgromowe mocuje się na sztywno, tak aby wykluczyć zerwanie lub poluzowanie mocowania przewodów pod wpływem sił elektrodynamicznych lub przypadkowych oddziaływań mechanicznych (np. od podmuchu wiatru lub opadającej warstwy śniegu).
3.2.4.2. Znajomości
Liczba połączeń przewodów jest zredukowana do minimum. Połączenia są wykonywane przez spawanie, lutowanie, wsuwanie w uchwyt zaciskowy lub dokręcanie śrubami jest dozwolone.
3.3. Wybór piorunochronów
3.3.1. Uwagi ogólne
Wybór rodzaju i wysokości piorunochronu dokonywany jest na podstawie wartości wymaganej niezawodności. Obiekt uważa się za chroniony, jeżeli suma wszystkich jego piorunochronów zapewnia niezawodność ochrony co najmniej .
We wszystkich przypadkach system ochrony przed bezpośrednim uderzeniem pioruna jest tak dobrany, aby maksymalnie wykorzystać naturalne piorunochrony, najpierw biorąc pod uwagę tylko je, a jeśli ochrona, jaką zapewniają, jest niewystarczająca, w połączeniu ze specjalnie zainstalowanymi piorunochronami.
Generalnie doboru piorunochronów należy dokonać za pomocą odpowiednich programów komputerowych, które mogą obliczyć strefy ochronne lub prawdopodobieństwo przebicia pioruna w obiekt (zespół obiektów) o dowolnej konfiguracji z dowolnym rozmieszczeniem niemal dowolnej liczby piorunochronów różnych typów.
Ceteris paribus, wysokość piorunochronu można zmniejszyć, stosując konstrukcje kablowe zamiast konstrukcji prętowych, zwłaszcza gdy są one zawieszone wzdłuż zewnętrznego obwodu obiektu.
Jeżeli ochronę obiektu zapewniają najprostsze piorunochrony (pojedynczy pręt, pojedynczy kabel, podwójny pręt, podwójny kabel, kabel zamknięty), wymiary piorunochronu można określić za pomocą stref ochronnych określonych w niniejszej normie.
W przypadku projektowania instalacji odgromowych dla zwykłego obiektu możliwe jest wyznaczenie stref ochronnych metodą kąta ochronnego lub metodą toczącej się kuli zgodnie z normą Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC 1024), pod warunkiem, że wymagania obliczeniowe Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej są bardziej rygorystyczne niż wymagania niniejszej instrukcji.
3.3.2. Typowe strefy ochronne piorunochronów prętowych i drutowych
3.3.2.1. Strefy ochronne pojedynczego piorunochronu
Standardową strefą ochronną piorunochronu pojedynczego o wysokości jest okrągły stożek o wysokości , którego wierzchołek pokrywa się z pionową osią piorunochronu (rys. 3.1). Wymiary strefy określają dwa parametry: wysokość stożka i promień stożka na poziomie gruntu.
Ryc.3.1. Strefa ochronna pojedynczego piorunochronu
Podane poniżej wzory obliczeniowe (tabela 3.4) są odpowiednie dla piorunochronów o wysokości do 150 m. Dla piorunochronów wyższych należy zastosować specjalną metodę obliczeniową.
Tabela 3.4
Obliczanie strefy ochronnej piorunochronu jednoprętowego
Niezawodność ochrony | Wysokość piorunochronu, m | Wysokość stożka, m | Promień stożka, m |
100 do 150 | |||
30 do 100 | |||
100 do 150 | |||
30 do 100 | |||
100 do 150 |
Dla strefy ochronnej o wymaganej niezawodności (ryc. 3.1) promień przekroju poziomego na wysokości określa wzór
3.3.2.2. Strefy ochronne pojedynczego piorunochronu
Standardowe strefy ochronne pojedynczego piorunochronu sieci trakcyjnej są ograniczone symetrycznymi powierzchniami dwuspadowymi, tworzącymi w przekroju pionowym trójkąt równoramienny z wierzchołkiem na wysokości i podstawą na poziomie terenu 2 (rys. 3.2).
Ryc.3.2. Strefa ochronna piorunochronu jednodrutowego:
Odległość między punktami zawieszenia liny
Podane poniżej wzory obliczeniowe (Tabela 3.5) są odpowiednie dla piorunochronów o wysokości do 150 m. Dla wyższych wysokości należy zastosować specjalne oprogramowanie. Tutaj i poniżej rozumie się minimalną wysokość kabla nad poziomem gruntu (z uwzględnieniem ugięcia).
Tabela 3.5
Obliczanie strefy ochronnej piorunochronu jednodrutowego
Niezawodność ochrony | Wysokość piorunochronu, m | Wysokość stożka, m | Promień stożka, m |
30 do 100 | |||
100 do 150 | |||
30 do 100 | |||
100 do 150 |
Połowa szerokości strefy ochronnej wymaganej niezawodności (patrz ryc. 3.2) na wysokości od powierzchni ziemi jest określona przez wyrażenie:
W przypadku konieczności zwiększenia objętości chronionej, do końców strefy ochronnej samego piorunochronu drutowego można dodać strefy ochronne podpór nośnych, które oblicza się ze wzorów piorunochronów jednoprętowych przedstawionych w tabeli 3.4. W przypadku dużych zwisów kabli, np. na napowietrznych liniach elektroenergetycznych, zaleca się obliczenie przewidywanego prawdopodobieństwa przebicia pioruna metodami programowymi, ponieważ budowa stref ochronnych według minimalnej wysokości kabla w przęśle może prowadzić do nieuzasadnionych koszty.
3.3.2.3. Strefy ochronne podwójnego piorunochronu
Piorunochron jest uważany za podwójny, gdy odległość między piorunochronami nie przekracza wartości granicznej. W przeciwnym razie oba piorunochrony są traktowane jako pojedyncze.
Konfigurację pionowych i poziomych odcinków standardowych stref ochronnych piorunochronu dwuprętowego (wysokość i odległość między piorunochronami) przedstawiono na rys.3.3. Konstrukcję zewnętrznych obszarów stref piorunochronu podwójnego (półstożków o wymiarach , ) wykonuje się według wzorów z tabeli 3.4 dla piorunochronów jednoprętowych. Wymiary obszarów wewnętrznych określają parametry i , z których pierwszy określa maksymalną wysokość strefy bezpośrednio przy piorunochronach, a drugi minimalną wysokość strefy pośrodku między piorunochronami. Przy odległości między piorunochronami granica strefy nie ma ugięcia (). W przypadku odległości wysokość jest określana przez wyrażenie
Ryc.3.3. Strefa ochronna piorunochronu dwuprętowego
Zawarte w nim odległości graniczne oblicza się według wzorów empirycznych z tabeli 3.6, odpowiednich dla piorunochronów o wysokości do 150 m. Przy większej wysokości piorunochronów należy zastosować specjalne oprogramowanie.
Tabela 3.6
Obliczanie parametrów strefy ochronnej piorunochronu dwuprętowego
Niezawodność ochrony | Wysokość piorunochronu, m | ||
30 do 100 | |||
100 do 150 | |||
30 do 100 | |||
100 do 150 | |||
30 do 100 | |||
100 do 150 |
* Formuła odpowiada oryginałowi. - Uwaga „KOD”.
Wymiary przekrojów poziomych strefy obliczane są według następujących wzorów, wspólnych dla wszystkich stopni niezawodności zabezpieczenia:
maksymalna połowa szerokości strefy w przekroju poziomym na wysokości
długość odcinka poziomego na wysokości
i o;
szerokość przekroju poziomego pośrodku między piorunochronami 2 na wysokości
3.3.2.4. Strefy ochronne piorunochronu dwużyłowego
Piorunochron jest uważany za podwójny, gdy odległość między kablami nie przekracza wartości granicznej. W przeciwnym razie oba piorunochrony są traktowane jako pojedyncze.
Konfiguracja pionowych i poziomych odcinków standardowych stref ochronnych piorunochronu dwudrutowego (wysokość i odległość między przewodami) pokazano na rys.3.4. Konstrukcję zewnętrznych obszarów stref (dwóch jednostronnych powierzchni o wymiarach , ) wykonuje się według wzorów z tabeli 3.5 dla piorunochronów jednodrutowych.
Ryc.3.4. Strefa ochronna podwójnego piorunochronu
Wymiary obszarów wewnętrznych określają parametry i , z których pierwszy określa maksymalną wysokość strefy bezpośrednio przy kablach, a drugi minimalną wysokość strefy pośrodku między kablami. Przy odległości między kablami granica strefy nie ma ugięcia (). W przypadku odległości wysokość jest określana przez wyrażenie
Zawarte w nim odległości graniczne oblicza się według wzorów empirycznych z tabeli 3.7, odpowiednich dla kabli o wysokości podwieszenia do 150 m. Przy większej wysokości piorunochronów należy zastosować specjalne oprogramowanie.
Tabela 3.7
Obliczanie parametrów strefy ochronnej piorunochronu dwudrutowego
Niezawodność ochrony | Wysokość piorunochronu, m | ||
30 do 100 | |||
100 do 150 | |||
30 do 100 | |||
100 do 150 |
Długość poziomego odcinka strefy ochronnej na wysokości określają wzory:
W celu zwiększenia objętości chronionej można nałożyć strefę ochrony wsporników podtrzymujących kable na strefę piorunochronu dwuprzęsłowego, która jest zbudowana jak strefa piorunochronu dwuprzęsłowego, jeżeli odległość między podporami jest mniejsza niż obliczone według wzorów z tabeli 3.6. W przeciwnym razie podpory są traktowane jako pojedyncze piorunochrony.
Gdy kable są nierównoległe lub mają nierówną wysokość lub ich wysokość zmienia się na całej długości przęsła, należy użyć specjalnego oprogramowania do oceny niezawodności ich ochrony. To samo zaleca się również przy dużych zwisach kabli w przęśle, aby uniknąć nadmiernych marginesów dla niezawodności ochrony.
3.3.2.5 Strefy ochronne piorunochronu z drutu zamkniętego
Wzory obliczeniowe z punktu 3.3.2.5 można wykorzystać do określenia wysokości zawieszenia piorunochronu z drutu zamkniętego, przeznaczonego do ochrony z wymaganą niezawodnością obiektów o wysokości 30 m, znajdujących się na prostokątnym obszarze w wewnętrznej objętości strefy z minimalne przemieszczenie poziome między piorunochronem a obiektem, równe (rys. 3.5). Wysokość podwieszenia kabla oznacza minimalną odległość kabla od powierzchni gruntu, uwzględniającą ewentualne zwisy w okresie letnim.
Ryc.3.5. Strefa ochronna piorunochronu z drutu zamkniętego
Wyrażenie służy do obliczania
W którym stałe i są wyznaczane w zależności od poziomu niezawodności zabezpieczenia według następujących wzorów:
a) niezawodność ochrony \u003d 0,99
b) niezawodność ochrony \u003d 0,999
Obliczone współczynniki obowiązują dla odległości 5 m. Praca z mniejszymi poziomymi przemieszczeniami kabla nie jest wskazana ze względu na duże prawdopodobieństwo wystąpienia odwrotnych wyładowań atmosferycznych od kabla do chronionego obiektu. Piorunochrony z drutu zamkniętego nie są zalecane, gdy wymagana niezawodność ochrony jest mniejsza niż 0,99.
Jeśli wysokość obiektu przekracza 30 m, wysokość piorunochronu z drutu zamkniętego jest określana za pomocą oprogramowania. To samo należy zrobić dla zamkniętego konturu o złożonym kształcie.
Po dobraniu wysokości piorunochronów zgodnie z ich strefami ochronnymi, zaleca się komputerowe sprawdzenie rzeczywistego prawdopodobieństwa przebicia, a w przypadku dużego marginesu bezpieczeństwa dokonanie korekty poprzez ustawienie niższej wysokości piorunochronów .
Poniżej przedstawiono zasady wyznaczania stref ochronnych dla obiektów o wysokości do 60 m określone w normie IEC (IEC 1024-1-1). Podczas projektowania można wybrać dowolną metodę zabezpieczenia, jednak praktyka pokazuje możliwość zastosowania poszczególnych metod w następujących przypadkach:
metodę kąta ochronnego stosuje się w przypadku konstrukcji o prostej formie lub małych fragmentów dużych konstrukcji;
metoda fikcyjnej kuli - dla konstrukcji o skomplikowanym kształcie;
stosowanie siatki ochronnej jest wskazane w ogólnym przypadku, a zwłaszcza do ochrony powierzchni.
Tabela 3.8 dla poziomów ochrony I-IV podaje wartości kątów na górze strefy ochronnej, promienie fikcyjnej kuli, a także maksymalny dopuszczalny krok komórki siatki.
Tabela 3.8
Wartości kątów na górze strefy ochronnej, promienie fikcyjnej kuli i maksymalny dopuszczalny krok komórki siatki
Poziom ochrony | Fikcyjny promień kuli, m | Kąt, stopnie, na szczycie piorunochronu dla budynków o różnej wysokości, m | Rozstaw komórek siatki, m |
|||
________________
* W takich przypadkach zastosowanie mają tylko siatki lub atrapy kul.
Piorunochrony prętowe, maszty i kable umieszcza się tak, aby wszystkie części konstrukcji znajdowały się w strefie ochronnej utworzonej pod kątem do pionu. Kąt ochronny dobiera się zgodnie z tabelą 3.8 i jest to wysokość piorunochronu nad zabezpieczaną powierzchnią.
Metoda narożnika ochronnego nie jest stosowana, jeżeli jest większy niż promień atrapy kuli określony w tabeli 3.8 dla odpowiedniego poziomu ochrony.
Metodę fikcyjnej kuli stosuje się do wyznaczenia strefy ochronnej dla części lub obszarów konstrukcji, gdy zgodnie z tabelą 3.4 wykluczone jest określenie strefy ochronnej przez kąt ochronny. Obiekt uważa się za chroniony, jeżeli fikcyjna kula, stykająca się z powierzchnią piorunochronu i płaszczyzną, na której jest on zainstalowany, nie ma punktów wspólnych z przedmiotem chronionym.
Siatka chroni powierzchnię, jeśli spełnione są następujące warunki:
przewody siatkowe przechodzą wzdłuż krawędzi dachu, dach wystaje poza gabaryty budynku;
przewód siatkowy biegnie wzdłuż kalenicy, jeżeli nachylenie dachu przekracza 1/10;
boczne powierzchnie konstrukcji na poziomach wyższych niż promień fikcyjnej kuli (patrz tabela 3.8) są chronione przez piorunochrony lub siatki;
wymiary komórki siatki nie przekraczają wymiarów podanych w tabeli 3.8;
siatka jest wykonana w taki sposób, aby prąd pioruna miał zawsze co najmniej dwie różne drogi do układu uziomów; żadne metalowe części nie powinny wystawać poza zewnętrzne obrysy siatki.
Przewody siatki układa się tak krótko, jak to możliwe.
3.3.4. Ochrona metalowych linii przesyłowych kabli elektrycznych magistrali i wewnątrzstrefowych sieci komunikacyjnych
3.3.4.1. Zabezpieczenia nowoprojektowanych linii kablowych
Na nowo projektowanych i przebudowywanych liniach kablowych głównych i wewnątrzstrefowych sieci komunikacyjnych należy bezwzględnie zapewnić środki ochronne na tych odcinkach, na których prawdopodobna gęstość uszkodzeń (prawdopodobna liczba niebezpiecznych uderzeń piorunów) przekracza dopuszczalną wartość wskazaną w tabeli 3.9.
Tabela 3.9
Dopuszczalna liczba niebezpiecznych uderzeń pioruna na 100 km toru rocznie dla elektrycznych kabli komunikacyjnych
3.3.4.2. Zabezpieczenie nowych linii położonych w pobliżu istniejących
Jeżeli projektowana linia kablowa przebiega w pobliżu istniejącej linii kablowej i znana jest rzeczywista liczba uszkodzeń tej ostatniej podczas jej eksploatacji przez okres co najmniej 10 lat, to przy projektowaniu ochrony kabli przed wyładowaniami atmosferycznymi należy przyjąć normę dotyczącą dopuszczalnej gęstość uszkodzeń uwzględnia różnicę między faktycznym a obliczonym uszkodzeniem istniejącej linii kablowej.
W takim przypadku dopuszczalną gęstość uszkodzeń projektowanej linii kablowej oblicza się, mnożąc dopuszczalną gęstość z tabeli 3.9 przez stosunek obliczonych i rzeczywistych uszkodzeń istniejącego kabla od wyładowań atmosferycznych na 100 km trasy rocznie:
3.3.4.3. Ochrona istniejących linii kablowych
Na istniejących liniach kablowych stosuje się środki ochronne w miejscach, w których wystąpiły wyładowania atmosferyczne, a długość odcinka chronionego jest uzależniona od warunków terenowych (długość wzniesienia lub odcinka o podwyższonej rezystywności gruntu itp.), ale co najmniej 100 m z każdej strony urazu. W tych przypadkach planuje się ułożenie przewodów odgromowych w ziemi. Jeżeli linia kablowa posiadająca już zabezpieczenie ulegnie uszkodzeniu, to po usunięciu uszkodzenia sprawdzany jest stan urządzeń odgromowych i dopiero po tym podejmowana jest decyzja o wyposażeniu w dodatkowe zabezpieczenia w postaci ułożenia kabli lub wymiany istniejącego kabla z bardziej odpornym na pioruny. Prace zabezpieczające należy wykonać niezwłocznie po usunięciu szkód spowodowanych piorunem.
3.3.5. Ochrona światłowodowych linii transmisyjnych magistrali i wewnątrzstrefowych sieci komunikacyjnych
3.3.5.1. Dopuszczalna liczba niebezpiecznych uderzeń pioruna w linie światłowodowe szkieletowych i wewnątrzstrefowych sieci komunikacyjnych
Na projektowanych światłowodowych liniach transmisyjnych szkieletowych i wewnątrzstrefowych sieci komunikacyjnych obowiązkowo należy stosować środki ochrony przed uszkodzeniami spowodowanymi wyładowaniami atmosferycznymi w obszarach, w których prawdopodobna liczba niebezpiecznych uderzeń piorunów (prawdopodobna gęstość uszkodzeń) w kable przekracza dopuszczalną liczbę określoną w tabeli 3.10.
Tabela 3.10
Dopuszczalna liczba niebezpiecznych uderzeń pioruna na 100 km toru rocznie dla optycznych kabli komunikacyjnych
Przy projektowaniu światłowodowych linii transmisyjnych przewiduje się stosowanie kabli o kategorii odporności na wyładowania atmosferyczne nie niższej niż podane w tabeli 3.11, w zależności od przeznaczenia kabli i warunków układania. W takim przypadku podczas układania kabli na otwartych przestrzeniach środki ochronne mogą być wymagane niezwykle rzadko, tylko na obszarach o wysokiej rezystywności gruntu i zwiększonej aktywności wyładowań atmosferycznych.
Tabela 3.11
3.3.5.3. Ochrona istniejących linii światłowodowych
Na istniejących optycznych liniach transmisyjnych stosuje się środki ochronne w miejscach, w których wystąpiły wyładowania atmosferyczne, a długość chronionego odcinka jest uzależniona od warunków terenowych (długość wzniesienia lub odcinka o podwyższonej rezystywności gruntu itp.) , ale musi znajdować się co najmniej 100 m w każdym kierunku od miejsca uszkodzenia. W takich przypadkach konieczne jest zapewnienie ułożenia przewodów ochronnych.
Prace nad wyposażeniem środków ochronnych przeprowadza się niezwłocznie po usunięciu szkód spowodowanych piorunem.
3.3.6. Zabezpieczenie przed uderzeniem pioruna elektrycznych i optycznych kabli komunikacyjnych układanych na terenie osiedla
Podczas układania kabli na obszarze zaludnionym, z wyjątkiem przypadków przekraczania i zbliżania się do linii napowietrznych o napięciu 110 kV i wyższym, ochrona przed uderzeniem pioruna nie jest zapewniona.
3.3.7. Zabezpieczenie kabli ułożonych na skraju lasu, w pobliżu wydzielonych drzew, podpór, masztów
Zabezpieczenie kabli komunikacyjnych ułożonych wzdłuż skraju lasu, a także w pobliżu obiektów o wysokości powyżej 6 m (drzewa wolnostojące, podpory linii komunikacyjnych, linie energetyczne, maszty piorunochronów itp.) jest zapewnione, jeżeli odległość między kablem a obiektem (lub jego częścią podziemną) mniejsze niż odległości podane w tabeli 3.12 dla różnych wartości rezystywności uziemienia.
Tabela 3.12
Dopuszczalne odległości kabla od pętli uziemienia (wspornika)
4. OCHRONA PRZED WTÓRNYM SKUTKIEM PIORUNU
4.1. Postanowienia ogólne
W rozdziale 4 przedstawiono podstawowe zasady ochrony instalacji elektrycznych i elektronicznych przed wtórnymi skutkami wyładowań atmosferycznych z uwzględnieniem zaleceń IEC (normy IEC 61312). Systemy te są wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu, które wykorzystują dość skomplikowany i kosztowny sprzęt. Są bardziej wrażliwe na wyładowania atmosferyczne niż poprzednie generacje i podejmowane są specjalne środki w celu ochrony ich przed niebezpiecznymi skutkami wyładowań atmosferycznych.
4.2. Strefy ochrony odgromowej
Przestrzeń, w której znajdują się instalacje elektryczne i elektroniczne musi być podzielona na strefy o różnym stopniu ochrony. Strefy charakteryzują się znaczną zmianą parametrów elektromagnetycznych na granicach. Ogólnie rzecz biorąc, im wyższy numer strefy, tym niższe wartości parametrów pól elektromagnetycznych, prądów napięciowych w przestrzeni strefy.
Strefa 0 to strefa, w której każdy obiekt jest narażony na bezpośrednie uderzenie pioruna i dlatego może przez nią przepływać pełny prąd pioruna. W tym regionie pole elektromagnetyczne ma maksymalną wartość.
Strefa 0 - strefa, w której obiekty nie są narażone na bezpośrednie uderzenie pioruna, ale pole elektromagnetyczne nie ulega osłabieniu i również ma wartość maksymalną.
Strefa 1 - strefa, w której obiekty nie są narażone na bezpośrednie uderzenie pioruna, a prąd we wszystkich elementach przewodzących wewnątrz strefy jest mniejszy niż w strefie 0; w tym obszarze pole elektromagnetyczne może zostać osłabione przez ekranowanie.
Inne strefy - strefy te są ustawiane, jeśli wymagane jest dalsze zmniejszenie prądu i (lub) osłabienie pola elektromagnetycznego; wymagania dotyczące parametrów stref określa się zgodnie z wymaganiami ochrony poszczególnych stref obiektu.
Ogólne zasady podziału chronionej przestrzeni na strefy odgromowe przedstawiono na rysunku 4.1.
Ryc.4.1. Strefy ochrony odgromowej
Na granicach stref podejmowane są działania mające na celu osłonięcie i połączenie wszystkich metalowych elementów oraz komunikacji przekraczającej granicę.
Dwie odseparowane przestrzennie strefy 1 mogą tworzyć wspólną strefę za pomocą ekranowanego połączenia (rys. 4.2).
Ryc.4.2. Połączenie dwóch stref
4.3. Zastawianie
Ekranowanie jest głównym sposobem zmniejszenia zakłóceń elektromagnetycznych.
Metalowa konstrukcja konstrukcji budynku jest lub może służyć jako ekran. Taką konstrukcję ekranową tworzą np. stalowe zbrojenia dachu, ścian, stropów budynku, a także metalowe części dachu, elewacji, ramy stalowe, kraty. Ta konstrukcja ekranująca tworzy ekran elektromagnetyczny z otworami (dzięki oknom, drzwiom, otworom wentylacyjnym, rozstawom oczek w okuciach, szczelinom w metalowej elewacji, otworom na linie energetyczne itp.). Aby ograniczyć wpływ pól elektromagnetycznych, wszystkie metalowe elementy obiektu są ze sobą połączone elektrycznie i podłączone do instalacji odgromowej (rys. 4.3).
Ryc.4.3. Przestrzenny ekran wykonany ze zbrojenia stalowego
Jeśli kable przechodzą między sąsiednimi obiektami, elektrody uziemiające tych ostatnich są połączone, aby zwiększyć liczbę równoległych przewodów, a tym samym zmniejszyć prądy w kablach. Wymóg ten dobrze spełnia system uziemienia w postaci siatki. Aby zredukować indukowany hałas, możesz użyć:
ekranowanie zewnętrzne;
racjonalne układanie linii kablowych;
ekranowanie linii energetycznych i komunikacyjnych.
Wszystkie te czynności mogą być wykonywane jednocześnie.
Jeżeli wewnątrz chronionej przestrzeni znajdują się kable ekranowane, ich ekrany są podłączone do instalacji odgromowej na obu końcach oraz na granicach stref.
Kable biegnące od jednego obiektu do drugiego układane są na całej długości w metalowych rurach, skrzynkach siatkowych lub skrzynkach żelbetowych z okuciami siatkowymi. Metalowe elementy rur, kanałów i ekranów kablowych są podłączone do określonych wspólnych szyn obiektowych. Nie wolno stosować metalowych kanałów lub korytek, jeśli ekrany kabli są w stanie wytrzymać spodziewany prąd piorunowy.
4.4. Wymagania dotyczące połączenia
Połączenia elementów metalowych są niezbędne w celu zmniejszenia różnicy potencjałów między nimi wewnątrz chronionego obiektu. Połączenia znajdujące się wewnątrz przestrzeni chronionej i przekraczające granice stref ochrony odgromowej elementów i instalacji metalowych wykonuje się na granicach stref. Połączenia należy wykonać za pomocą specjalnych przewodów lub zacisków, aw razie potrzeby za pomocą urządzeń przeciwprzepięciowych.
4.4.1. Połączenia na granicach stref
Wszystkie przewody dochodzące do obiektu z zewnątrz są podłączone do instalacji odgromowej.
Jeśli zewnętrzne przewody, kable zasilające lub kable komunikacyjne wchodzą do obiektu w różnych punktach, a zatem istnieje kilka wspólnych szyn, te ostatnie są połączone najkrótszą drogą z zamkniętą pętlą uziemienia, wzmocnieniem konstrukcyjnym i metalową okładziną zewnętrzną (jeśli występuje). Jeśli nie ma zamkniętej pętli uziemienia, te wspólne szyny są podłączone do oddzielnych elektrod uziemiających i połączone zewnętrznym przewodem pierścieniowym lub pękniętym pierścieniem. Jeżeli przewody zewnętrzne wchodzą do obiektu na powierzchnię ziemi, wspólne szyny zbiorcze muszą być podłączone do poziomego przewodu pierścieniowego wewnątrz lub na zewnątrz ścian. Ten przewodnik z kolei jest podłączony do dolnych przewodów i złączek.
Przewody i kable wprowadzane do obiektu na poziomie gruntu zaleca się podłączać do instalacji odgromowej na tym samym poziomie. Wspólna szyna w miejscu wprowadzenia kabli do budynku znajduje się jak najbliżej uziomu i osprzętu konstrukcji, z którą jest połączona.
Przewód oczkowy podłączany jest do osprzętu lub innych elementów ekranujących jak np. okładziny metalowe co 5 m. Minimalny przekrój elektrod miedzianych lub stalowych ocynkowanych to 50 mm.
Szyny uniwersalne dla obiektów z systemami teleinformatycznymi, gdzie wpływ prądów piorunowych ma być zminimalizowany, powinny być wykonane z płyt metalowych z dużą ilością połączeń z oprawami lub innymi elementami ekranującymi.
Dla połączeń stykowych i urządzeń przeciwprzepięciowych zlokalizowanych na granicach stref 0 i 1 przyjmuje się parametry prądowe podane w tabeli 2.3. Jeśli jest kilka przewodów, brany jest pod uwagę rozkład prądów wzdłuż przewodów.
W przypadku przewodów i kabli wchodzących do obiektu na poziomie gruntu szacowana jest część prądu pioruna, którą przewodzą.
Przekroje przewodów przyłączeniowych określa się zgodnie z tabelami 4.1 i 4.2. Tabelę 4.1 stosuje się, jeśli przez element przewodzący przepływa więcej niż 25% prądu pioruna, a tabelę 4.2, jeśli mniej niż 25%.
Tabela 4.1
Odcinki przewodników, przez które przepływa większość prądu liniowego
Tabela 4.2
Przekroje przewodów, przez które przepływa znikoma część prądu liniowego
Ogranicznik przepięć dobiera się tak, aby wytrzymać część prądu piorunowego, ograniczyć przepięcia i przerwać prądy następcze po impulsach głównych.
Maksymalne przepięcie na wejściu do obiektu jest skoordynowane z napięciem wytrzymywanym systemu.
Aby ograniczyć wartość do minimum, linie są podłączone do wspólnej szyny przewodami o minimalnej długości.
Wszystkie elementy przewodzące, takie jak linie kablowe przecinające granice stref odgromowych, są połączone na tych granicach. Połączenie odbywa się na wspólnej magistrali, do której podłączone są również ekrany i inne metalowe elementy (na przykład obudowy sprzętu).
W przypadku zacisków zaciskowych i ograniczników przepięć wartości prądu są oceniane indywidualnie dla każdego przypadku. Maksymalne przepięcie na każdej granicy jest skoordynowane z napięciem wytrzymywanym systemu. Urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej na granicach różnych stref są również skoordynowane pod względem charakterystyki energetycznej.
4.4.2. Połączenia wewnątrz chronionego woluminu
Wszystkie wewnętrzne elementy przewodzące znacznych rozmiarów, takie jak szyny windy, dźwigi, metalowe podłogi, metalowe ościeżnice drzwi, rury, korytka kablowe, są podłączone do najbliższej wspólnej szyny zbiorczej lub innego wspólnego elementu łączącego najkrótszą drogą. Pożądane są również dodatkowe połączenia elementów przewodzących.
Przekroje przewodów przyłączeniowych przedstawiono w tabeli 4.2. Przyjmuje się, że tylko niewielka część prądu piorunowego przepływa przez przewody łączące.
Wszystkie otwarte przewodzące części systemów informatycznych są połączone w jedną sieć. W szczególnych przypadkach taka sieć może nie mieć połączenia z przewodem uziemiającym.
Istnieją dwa sposoby łączenia metalowych części systemów informatycznych, takich jak obudowy, muszle czy ramy, z przewodem uziemiającym.
Pierwsza podstawowa konfiguracja połączeń wykonanych w postaci układu promieniowego lub w postaci siatki.
Podczas korzystania z systemu promieniowego wszystkie jego metalowe części są całkowicie odizolowane od elektrody uziemiającej, z wyjątkiem jedynego punktu połączenia z nią. Zazwyczaj taki system stosuje się w przypadku stosunkowo małych obiektów, gdzie wszystkie elementy i kable wchodzą do obiektu w jednym punkcie.
Radialny system uziemiający jest podłączony do wspólnego systemu uziemiającego tylko w jednym punkcie (rys. 4.4). W takim przypadku wszystkie linie i kable między urządzeniami urządzenia są ułożone równolegle do tworzących gwiazdę przewodów uziemiających, aby zmniejszyć pętlę indukcyjną. Dzięki uziemieniu w jednym punkcie prądy o niskiej częstotliwości, które pojawiają się podczas uderzenia pioruna, nie przedostają się do systemu informatycznego. Ponadto źródła zakłóceń o niskiej częstotliwości wewnątrz systemu informatycznego nie wytwarzają prądów w systemie uziemiającym. Wejście w strefę ochronną przewodów odbywa się wyłącznie w miejscu centralnego punktu układu wyrównywania potencjałów. Podany wspólny punkt jest również najlepszym punktem połączenia dla urządzeń przeciwprzepięciowych.
Ryc.4.4. Schemat podłączenia przewodów zasilających i komunikacyjnych
z systemem wyrównywania potencjałów w kształcie gwiazdy
Podczas korzystania z siatki jej metalowe części nie są izolowane od wspólnego systemu uziemiającego (ryc. 4.5). Sieć łączy się z całym systemem w wielu punktach. Zwykle siatka jest używana w rozszerzonych systemach otwartych, w których sprzęt jest połączony dużą liczbą różnych linii i kabli i gdzie wchodzą one do obiektu w różnych punktach. W tym przypadku cały system ma niską impedancję na wszystkich częstotliwościach. Ponadto duża liczba zwartych konturów siatki osłabia pole magnetyczne w pobliżu systemu informatycznego. Urządzenia w strefie chronionej są połączone ze sobą na najkrótszych odcinkach kilkoma przewodami, a także z metalowymi częściami strefy chronionej i ekranem strefy. W takim przypadku dostępne w urządzeniu części metalowe, takie jak okucia w podłodze, ścianach i dachu, metalowe kraty, metalowe elementy nieelektryczne, takie jak rury, kanały wentylacyjne i kablowe, są maksymalnie wykorzystane.
Ryc.4.5. Siatkowa implementacja systemu wyrównywania potencjałów
Obie konfiguracje, promieniową i siatkową, można połączyć w złożony system, jak pokazano na rysunku 4.6. Zwykle, choć nie jest to konieczne, połączenie lokalnej sieci uziemiającej ze wspólną instalacją odbywa się na granicy strefy ochrony odgromowej.
Ryc.4.6. Zintegrowana realizacja systemu wyrównywania potencjałów
4.5. grunt
Głównym zadaniem uziemiającego urządzenia odgromowego jest przekierowanie jak największej ilości prądu piorunowego (50% lub więcej) do ziemi. Reszta prądu rozchodzi się wzdłuż komunikacji odpowiedniej dla budynku (powłoki kabli, rury wodociągowe itp.). W takim przypadku niebezpieczne napięcia nie powstają na samej elektrodzie uziemiającej. Zadanie to jest realizowane przez system siatki pod budynkiem i wokół niego. Przewody uziemiające tworzą pętlę z siatki, która łączy zbrojenie betonu na dnie fundamentu. Jest to powszechna metoda tworzenia osłony elektromagnetycznej na dole budynku. Przewód pierścieniowy wokół budynku i/lub w betonie na obwodzie fundamentu jest połączony z systemem uziemiającym przewodami uziemiającymi, zwykle co 5 m. Do wspomnianych przewodów pierścieniowych można podłączyć zewnętrzny przewód uziemiający.
Zbrojenie betonu na dnie fundamentu jest połączone z systemem uziemiającym. Zbrojenie musi tworzyć siatkę połączoną z systemem uziemienia, zwykle co 5 m.
Istnieje możliwość zastosowania siatki stalowej ocynkowanej o szerokości oczka typowo 5 m, zgrzewanej lub mocowanej mechanicznie do prętów zbrojeniowych, najczęściej co 1 m. Rysunki 4.7 i 4.8 przedstawiają przykłady siatkowego urządzenia uziemiającego.
Ryc.4.7. Urządzenie uziemiające sieci budynku:
1 - sieć połączeń; 2 - uziemienie
Ryc.4.8. Siatkowe urządzenie uziemiające zakładów produkcyjnych:
1 - budynki; 2 - wieża; 3 - wyposażenie; 4 - korytko kablowe
Połączenie przewodu uziemiającego i systemu połączeń tworzy system uziemienia. Głównym zadaniem systemu uziemiającego jest zmniejszenie różnicy potencjałów pomiędzy dowolnymi punktami budynku a urządzeniami. Problem ten rozwiązuje się tworząc dużą liczbę równoległych ścieżek dla prądów piorunowych i prądów indukowanych, tworzących sieć o małej rezystancji w szerokim spektrum częstotliwości. Ścieżki wielokrotne i równoległe mają różne częstotliwości rezonansowe. Wiele pętli z impedancjami zależnymi od częstotliwości tworzy pojedynczą sieć o niskiej impedancji do interferencji w rozważanym widmie.
4.6. Urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej
Urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD) instaluje się na przecięciu linii zasilającej, sterującej, komunikacyjnej, telekomunikacyjnej granicy dwóch stref ekranowania. SPD są skoordynowane tak, aby uzyskać akceptowalny rozkład obciążenia między nimi zgodnie z ich odpornością na zniszczenie, a także aby zmniejszyć prawdopodobieństwo zniszczenia chronionego sprzętu pod wpływem prądu piorunowego (rys. 4.9).
Ryc.4.9. Przykład instalacji SPD w budynku
Zaleca się połączenie linii zasilających i komunikacyjnych wchodzących do budynku jedną magistralą i umieszczenie ich SPD jak najbliżej siebie. Jest to szczególnie ważne w budynkach wykonanych z materiału nieekranującego (drewno, cegła itp.). SPD są dobierane i instalowane w taki sposób, aby prąd pioruna kierowany był głównie do systemu uziemiającego na granicy stref 0 i 1.
Ponieważ energia prądu piorunowego jest rozpraszana głównie na tej granicy, kolejne SPD chronią tylko przed pozostałą energią i skutkami pola elektromagnetycznego w strefie 1. Aby uzyskać najlepszą ochronę przed przepięciami, podczas instalacji SPD należy zewrzeć przewody przyłączeniowe, przewody i kable są używane.
W oparciu o wymagania koordynacji izolacji w elektrowniach oraz odporność zabezpieczanych urządzeń na uszkodzenia, poziom napięcia SPL dobierany jest poniżej wartości napięcia maksymalnego, tak aby wpływ na chroniony sprzęt był zawsze poniżej dopuszczalnego poziomu. Jeżeli poziom odporności na uszkodzenia nie jest znany należy posłużyć się wynikiem orientacyjnym lub testowym. Liczba SPD w chronionym systemie zależy od odporności chronionego sprzętu na uszkodzenia oraz charakterystyki samych SPD.
4.7. Ochrona urządzeń w istniejących budynkach
Rosnące wykorzystanie zaawansowanego sprzętu elektronicznego w istniejących budynkach wymaga lepszej ochrony przed wyładowaniami atmosferycznymi i innymi zakłóceniami elektromagnetycznymi. Bierze się pod uwagę, że w budynkach istniejących niezbędne środki ochrony odgromowej dobiera się z uwzględnieniem cech budynku, takich jak elementy konstrukcyjne, istniejące wyposażenie energetyczne i informatyczne.
Potrzebę działań ochronnych i ich dobór określa się na podstawie danych wstępnych, które są zbierane na etapie badań przedprojektowych. Przybliżone zestawienie takich danych zawiera tabele 4.3-4.6.
Tabela 4.3
Wstępne dane o budynku i otoczeniu
Tabela 4.4
Wstępne dane o wyposażeniu
Tabela 4.5
Charakterystyka wyposażenia
Tabela 4.6
Inne dane dotyczące wyboru koncepcji ochrony
Na podstawie analizy ryzyka oraz danych zawartych w tabelach 4.3-4.6 podejmowana jest decyzja o potrzebie budowy lub przebudowy instalacji odgromowej.
4.7.1 Środki ochronne przy stosowaniu zewnętrznej instalacji odgromowej
Głównym zadaniem jest znalezienie optymalnego rozwiązania w celu poprawy zewnętrznej instalacji odgromowej i innych środków.
Poprawę zewnętrznej instalacji odgromowej uzyskuje się:
1) objęcia zewnętrznej obudowy metalowej oraz dachu budynku instalacją odgromową;
2) zastosowanie dodatkowych przewodów, jeżeli armatura jest podłączona na całej wysokości budynku – od dachu przez ściany do uziemienia budynku;
3) zmniejszenie odstępów między metalowymi zejściami i zmniejszenie skoku ogniwa piorunochronu;
4) montaż listew połączeniowych (przewodów płaskich giętkich) na stykach sąsiadujących ze sobą, ale rozdzielonych konstrukcyjnie bloków; odległość między pasami powinna wynosić połowę odległości między zboczami;
5) połączenie przedłużonego przewodu z poszczególnymi bryłami budynku; zwykle potrzebne są spawy w każdym rogu korytka kablowego, a paski spawów są możliwie jak najkrótsze;
6) ochronę oddzielnymi piorunochronami połączonymi ze wspólną instalacją odgromową, jeżeli metalowe części dachu wymagają ochrony przed bezpośrednim uderzeniem pioruna; Piorunochron znajduje się w bezpiecznej odległości od określonego elementu.
4.7.2. Środki ochrony podczas używania kabli
Skutecznym sposobem ograniczenia przepięć jest racjonalne ułożenie i ekranowanie kabli. Środki te są tym ważniejsze, im mniejsze jest ekranowanie od zewnętrznej instalacji odgromowej.
Dużych pętli można uniknąć, prowadząc razem kable zasilające i ekranowane kable komunikacyjne. Ekran jest podłączony do sprzętu na obu końcach.
Wszelkie dodatkowe ekrany, takie jak prowadzenie przewodów i kabli w metalowych rurach lub korytkach między podłogami, zmniejszają całkowitą impedancję całego systemu połączeń. Środki te są najważniejsze w przypadku wysokich lub rozbudowanych budynków lub gdy sprzęt musi działać szczególnie niezawodnie.
Preferowanymi miejscami instalacji SPD są granice odpowiednio stref 0/1 i stref 0/1/2 zlokalizowane przy wejściu do budynku.
Z reguły wspólna sieć połączeń nie jest wykorzystywana w trybie pracy jako przewód powrotny obwodu zasilającego lub informacyjnego.
4.7.3. Środki ochronne podczas korzystania z anten i innego sprzętu
Przykładem takiego wyposażenia są różnego rodzaju urządzenia zewnętrzne, takie jak anteny, czujniki meteorologiczne, kamery zewnętrzne, czujniki zewnętrzne w obiektach przemysłowych (czujniki ciśnienia, temperatury, natężenia przepływu, położenia zaworów itp.) oraz wszelkie inne urządzenia elektryczne, elektroniczne i radiowe, montowane na zewnątrz budynku, masztu lub zbiornika przemysłowego.
Jeśli to możliwe, piorunochron jest zainstalowany w taki sposób, aby sprzęt był chroniony przed bezpośrednim uderzeniem pioruna. Poszczególne anteny pozostawia się całkowicie otwarte ze względów technologicznych. Niektóre z nich mają wbudowany system ochrony odgromowej i mogą wytrzymać uderzenie pioruna bez uszkodzeń. Inne, mniej chronione typy anten mogą wymagać instalacji SPD na kablu zasilającym, aby zapobiec przepływowi prądu piorunowego przez kabel antenowy do odbiornika lub nadajnika. Jeśli istnieje zewnętrzna instalacja odgromowa, mocowania anten są do niej przymocowane.
Indukcji naprężeń w kablach między budynkami można zapobiec, prowadząc je w połączonych metalowych korytkach lub rurach. Wszystkie kable prowadzące do urządzeń związanych z anteną są wyprowadzone z rury w jednym miejscu. Należy zwrócić maksymalną uwagę na właściwości ekranujące samego obiektu i ułożyć przewody w jego elementach rurowych. Jeżeli nie jest to możliwe, jak w przypadku zbiorników procesowych, kable układa się na zewnątrz, ale jak najbliżej obiektu, przy maksymalnym wykorzystaniu takich naturalnych ekranów jak schody metalowe, rury itp. W masztach o kształcie elementy narożne, kable są umieszczone wewnątrz narożnika dla maksymalnej naturalnej ochrony. W ostateczności obok przewodu antenowego należy umieścić przewód wyrównania potencjałów o przekroju co najmniej 6 mm. Wszystkie te środki zmniejszają indukowane napięcie w pętli utworzonej przez kable i budynek, a zatem zmniejszają prawdopodobieństwo przeskoku między nimi, to znaczy prawdopodobieństwo wystąpienia łuku wewnątrz sprzętu między siecią a budynkiem.
4.7.4. Środki ochrony kabli zasilających i kabli komunikacyjnych między budynkami
Połączenia między budynkami dzielą się na dwa główne typy: kable zasilające w metalowej osłonie, kable metalowe (skrętka, falowody, kable koncentryczne i wielordzeniowe) oraz kable światłowodowe. Środki ochrony zależą od rodzaju kabli, ich liczby oraz tego, czy instalacje odgromowe obu budynków są połączone.
W pełni izolowany kabel światłowodowy (bez metalowego pancerza, folii przeciwwilgociowej czy stalowego przewodu wewnętrznego) może być używany bez dodatkowych środków ochronnych. Zastosowanie takiego kabla jest najlepszą opcją, ponieważ zapewnia pełną ochronę przed wpływami elektromagnetycznymi. Jeżeli jednak kabel zawiera przedłużony element metalowy (z wyjątkiem przewodów zasilania zdalnego), ten ostatni przy wejściu do budynku jest podłączony do ogólnego systemu wyrównywania potencjałów i nie powinien wchodzić bezpośrednio do odbiornika lub nadajnika optycznego. Jeżeli budynki znajdują się blisko siebie, a ich instalacje odgromowe nie są połączone, preferowane jest stosowanie kabla światłowodowego bez elementów metalowych, aby uniknąć dużych prądów w tych elementach i przegrzania. Jeżeli do instalacji odgromowej podłączony jest kabel, wówczas do odprowadzenia części prądu z pierwszego kabla można użyć kabla optycznego z elementami metalowymi.
Kable metalowe między budynkami z izolowanymi instalacjami odgromowymi. Przy takim połączeniu systemów ochronnych bardzo prawdopodobne jest uszkodzenie obu końców kabla w wyniku przepływu przez niego prądu pioruna. Dlatego na obu końcach kabla należy zainstalować SPD, aw miarę możliwości połączyć instalacje odgromowe obu budynków i ułożyć kabel w połączonych korytkach metalowych.
Kable metalowe między budynkami z podłączonymi instalacjami odgromowymi. W zależności od liczby kabli między budynkami, środki ochronne mogą obejmować łączenie korytek kablowych (w przypadku wielu kabli), ekranowanie lub stosowanie elastycznych metalowych kanałów kablowych dla wielożyłowych kabli sterujących (w przypadku wielu kabli). Podłączenie obu końców kabla do powiązanych systemów ochrony odgromowej często zapewnia wystarczające ekranowanie, zwłaszcza jeśli jest wiele kabli, a prąd będzie rozdzielany między nimi.
Dodatek referencyjny
do Instrukcji instalowania instalacji odgromowej budynków, budowli i
komunikacja przemysłowa (SO 153-34.21.122-2003)
Dokumentacja eksploatacyjno-techniczna, procedura odbiorowa
uruchamianie i eksploatacja urządzeń odgromowych
1. Opracowanie dokumentacji eksploatacyjnej i technicznej
We wszystkich organizacjach i przedsiębiorstwach, niezależnie od formy własności, należy opracować komplet dokumentacji eksploatacyjno-technicznej ochrony odgromowej obiektów wymagających zastosowania urządzenia odgromowego.
Komplet dokumentacji eksploatacyjno-technicznej instalacji odgromowej powinien zawierać:
notatka wyjaśniająca;
schematy stref ochronnych piorunochronów;
rysunki wykonawcze konstrukcji piorunochronów (część konstrukcyjna), elementów konstrukcyjnych ochrony przed wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych, od przesunięć wysokich potencjałów przez naziemną i podziemną łączność metalową, od iskierników ślizgowych i wyładowań w ziemi;
dokumentacja odbiorowa (akty dopuszczenia do eksploatacji urządzeń odgromowych wraz z wnioskami: akty dot. prac ukrytych, akty badania urządzeń odgromowych oraz ochrony przed wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych i dryfem wysokiego potencjału).
Nota wyjaśniająca powinna zawierać:
wstępne dane do opracowania dokumentacji eksploatacyjnej i technicznej;
przyjęte metody ochrony odgromowej obiektów;
obliczenia stref ochronnych, przewodów odgromowych, przewodów odprowadzających oraz elementów ochrony przed wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych.
Nota wyjaśniająca wskazuje: przedsiębiorstwo-programistę zestawu dokumentacji eksploatacyjnej i technicznej; podstawa do jego opracowania, wykaz aktualnych dokumentów regulacyjnych i dokumentacji technicznej, które kierowały pracami nad projektem, wymagania specjalne dla projektowanego urządzenia.
Wstępne dane do projektowania ochrony odgromowej obiektów są opracowywane przez klienta przy udziale, w razie potrzeby, organizacji projektowej. Powinny one obejmować:
plan generalny obiektów ze wskazaniem lokalizacji wszystkich obiektów podlegających ochronie odgromowej, dróg i linii kolejowych, komunikacji naziemnej i podziemnej (sieci ciepłownicze, rurociągi technologiczne i sanitarne, kable i przewody elektryczne dowolnego przeznaczenia itp.);
dane o warunkach klimatycznych panujących na obszarze, na którym znajdują się urządzenia i budowle ochronne (intensywność aktywności burzowej, napór wiatru o dużej prędkości, grubość ścian lodowych itp.), charakterystyka gruntów wskazująca na budowę, agresywność i rodzaj gruntów, poziom wód gruntowych;
rezystywność elektryczna gruntu (Ohm m) w miejscach występowania obiektów.
W rozdziale „Przyjęte metody ochrony odgromowej obiektów” opisano wybrane metody ochrony budynków i budowli przed bezpośrednim kontaktem z kanałem piorunowym, wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych oraz przesunięciami wysokich potencjałów przez naziemną i podziemną łączność metalową.
Obiekty budowane (projektowane) według tego samego standardu lub projektu wielokrotnego użytku, mające te same cechy konstrukcyjne i wymiary geometryczne oraz to samo urządzenie odgromowe, mogą mieć jeden wspólny schemat i obliczenie stref ochrony odgromowej. Wykaz tych chronionych obiektów podany jest na schemacie strefy ochronnej jednego z obiektów.
Podczas sprawdzania niezawodności ochrony za pomocą oprogramowania dane obliczeń komputerowych są podawane w formie podsumowania opcji projektowych i wyciągane są wnioski o ich skuteczności.
Przy opracowywaniu dokumentacji technicznej konieczne jest wykorzystanie w jak największym stopniu typowych projektów piorunochronów i uziomów oraz standardowych rysunków roboczych ochrony odgromowej opracowanych przez odpowiednie organizacje projektowe.
W przypadku braku możliwości zastosowania standardowych projektów urządzeń odgromowych, można opracować rysunki wykonawcze poszczególnych elementów: fundamentów, podpór, piorunochronów, przewodów odgromowych, uziomów.
Aby zmniejszyć objętość dokumentacji technicznej i obniżyć koszty budowy, zaleca się łączenie projektów ochrony odgromowej z rysunkami roboczymi do prac ogólnobudowlanych oraz instalacji urządzeń hydraulicznych i elektrycznych w celu wykorzystania komunikacji hydraulicznej i uziemników do urządzeń elektrycznych do odgromów ochrona.
2. Procedura odbioru urządzeń odgromowych do eksploatacji
Urządzenia odgromowe obiektów zakończonych budową (przebudową) są przyjmowane do eksploatacji przez komisję wykonawczą i przekazywane do eksploatacji klientowi przed instalacją urządzeń procesowych, dostawą i załadunkiem urządzeń oraz wartościowego mienia do budynków i budowli.
Odbiór urządzeń odgromowych na eksploatowanych obiektach odbywa się aktem komisji roboczej.
Skład komisji roboczej ustala klient, w skład komisji roboczej wchodzą zazwyczaj przedstawiciele:
osoba odpowiedzialna za urządzenia elektryczne;
organizacja zamawiająca;
usługi inspekcji przeciwpożarowej.
Komitetowi roboczemu przedstawia się następujące dokumenty:
zatwierdzone projekty urządzeń odgromowych;
działa w ukryciu (do układania i instalacji uziomów i przewodów odprowadzających, które nie są dostępne do wglądu);
świadectwa badań urządzeń odgromowych i ochrony przed wtórnymi przejawami wyładowań atmosferycznych oraz wprowadzeniem wysokich potencjałów poprzez naziemną i podziemną łączność metalową (dane o rezystancji wszystkich przewodów uziemiających, wyniki kontroli i weryfikacji instalacji piorunochronów, przewodów odprowadzających , przewody uziemiające, ich elementy mocujące, niezawodność połączeń elektrycznych między elementami przewodzącymi prąd itp.).
Komisja robocza dokonuje pełnego sprawdzenia i oględzin wykonanych robót budowlano-montażowych pod montaż urządzeń odgromowych.
Odbiór urządzeń odgromowych nowo budowanych obiektów dokumentowany jest aktami odbioru urządzeń odgromowych.
Po dopuszczeniu urządzeń odgromowych do eksploatacji sporządzane są paszporty urządzeń odgromowych i paszporty urządzeń uziemiających urządzeń odgromowych, które przechowuje osoba odpowiedzialna za urządzenia elektryczne.
Akty zatwierdzone przez kierownika organizacji wraz z przedłożonymi aktami pracy ukrytej i protokołami pomiarowymi są zawarte w paszporcie urządzeń odgromowych.
3. Działanie urządzeń odgromowych
Urządzenia odgromowe budynków, budowli i zewnętrznych instalacji obiektów są eksploatowane zgodnie z Zasadami technicznej eksploatacji instalacji elektrycznych konsumentów oraz instrukcjami niniejszej Instrukcji. Zadaniem obsługi urządzeń odgromowych obiektów jest utrzymanie ich w stanie niezbędnej zdatności i niezawodności.
Regularna i nadzwyczajna konserwacja urządzeń odgromowych jest przeprowadzana zgodnie z programem konserwacji opracowanym przez eksperta ds. urządzeń odgromowych, przedstawiciela organizacji projektującej i zatwierdzonym przez kierownika technicznego organizacji.
W celu zapewnienia stałej niezawodności działania urządzeń odgromowych, co roku przed rozpoczęciem sezonu burzowego wszystkie urządzenia odgromowe są sprawdzane i przeglądane.
Kontrole przeprowadzane są również po wykonaniu instalacji odgromowej, po dokonaniu jakichkolwiek zmian w instalacji odgromowej, po każdorazowym uszkodzeniu chronionego obiektu. Każda kontrola jest przeprowadzana zgodnie z programem pracy.
W celu przeprowadzenia kontroli stanu MZU kierownik organizacji wskazuje przyczynę kontroli i organizuje:
komisji rewizyjnej MZU ze wskazaniem czynnościowych obowiązków członków komisji rewizyjnej ochrony odgromowej;
grupa robocza do przeprowadzenia niezbędnych pomiarów;
termin inspekcji.
Podczas kontroli i badań urządzeń odgromowych zaleca się:
sprawdzić wzrokowo (za pomocą lornetki) integralność piorunochronów i przewodów odprowadzających, niezawodność ich połączenia i zamocowania do masztów;
identyfikować elementy urządzeń odgromowych wymagające wymiany lub naprawy z powodu naruszenia ich wytrzymałości mechanicznej;
określić stopień zniszczenia przez korozję poszczególnych elementów urządzeń odgromowych, podjąć działania w zakresie zabezpieczenia antykorozyjnego i wzmocnienia elementów uszkodzonych przez korozję;
sprawdzić niezawodność połączeń elektrycznych między częściami przewodzącymi prąd wszystkich elementów urządzeń odgromowych;
sprawdzić zgodność urządzeń odgromowych z przeznaczeniem obiektów oraz, w przypadku zmian konstrukcyjnych lub technologicznych za poprzedni okres, wytyczyć działania dotyczące modernizacji i przebudowy instalacji odgromowej zgodnie z wymaganiami niniejszej Instrukcji;
objaśnić obwód wykonawczy urządzeń odgromowych i określić sposoby rozchodzenia się prądu piorunowego przez jego elementy podczas wyładowania atmosferycznego poprzez symulację wyładowania atmosferycznego w piorunochron za pomocą specjalistycznego kompleksu pomiarowego połączonego między piorunochronem a odległą elektrodą prądową;
zmierzyć wartość rezystancji na rozchodzenie się prądu pulsacyjnego metodą „amperomierz-woltomierz” przy użyciu specjalistycznego kompleksu pomiarowego;
mierzyć wartości napięć udarowych w sieciach zasilających podczas uderzenia pioruna, rozkładu potencjałów na konstrukcjach metalowych oraz instalacji uziemiającej budynku poprzez symulację uderzenia pioruna w piorunochron za pomocą specjalistycznego kompleksu pomiarowego;
mierzyć wartości pól elektromagnetycznych w pobliżu lokalizacji piorunochronu poprzez symulację uderzenia pioruna w piorunochron za pomocą specjalnych anten;
sprawdzić dostępność niezbędnej dokumentacji urządzeń odgromowych.
Kontroli okresowej z otwarciem na 6 lat (dla obiektów kategorii I) podlegają wszystkie sztuczne przewody odgromowe, przewody odprowadzające i ich punkty przyłączeniowe, przy czym corocznie przeprowadza się kontrolę do 20% ich ogólnej liczby. Skorodowane uziomy i przewody odprowadzające o zmniejszonym polu przekroju o więcej niż 25% należy wymienić na nowe.
Nadzwyczajne przeglądy urządzeń odgromowych powinny być przeprowadzane po klęskach żywiołowych (huragan, powódź, trzęsienie ziemi, pożar) oraz burzach o ekstremalnym natężeniu.
Nieplanowane pomiary rezystancji uziemień urządzeń odgromowych należy wykonywać po zakończeniu wszelkich prac remontowych zarówno na urządzeniach odgromowych, jak i na samych obiektach chronionych oraz w ich pobliżu.
Wyniki kontroli dokumentowane są w aktach, wpisywanych do paszportów oraz do rejestru stanu urządzeń odgromowych. Na podstawie uzyskanych danych sporządzany jest plan naprawy i usuwania usterek urządzeń odgromowych wykrytych podczas kontroli i przeglądów.
Roboty ziemne w chronionych budynkach i konstrukcjach obiektów, urządzeniach odgromowych, a także w ich pobliżu, są wykonywane za zgodą organizacji obsługującej, która wyznacza osoby odpowiedzialne za monitorowanie bezpieczeństwa urządzeń odgromowych.
Podczas burzy nie wolno wykonywać wszelkiego rodzaju prac na urządzeniach odgromowych iw ich pobliżu.
Tekst dokumentu jest weryfikowany przez:
oficjalna publikacja
Odcinek 17
w branży energetycznej. Wydanie 27. -
M .: JSC „NTC „Bezpieczeństwo przemysłowe”, 2006